CN105188334A - 一种视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备 - Google Patents

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CN105188334A CN201510576430.2A CN201510576430A CN105188334A CN 105188334 A CN105188334 A CN 105188334A CN 201510576430 A CN201510576430 A CN 201510576430A CN 105188334 A CN105188334 A CN 105188334A
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方醒
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Abstract

本发明涉及一种视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备,包括机架,机架上设置有三段式PCB板输送装置、两个X轴运动平台、Y轴运动平台和从动支撑导轨,Y轴运动平台和从动支撑导轨相互对应设置,X轴运动平台的两端分别滑动连接于Y轴运动平台和从动支撑导轨上,每个X轴运动平台上均滑动连接有插件头组件,插件头组件上装设有视觉定位系统,两个X轴运动平台、插件头组件和视觉定位系统均与控制系统连接。本发明通过设置两个X轴运动平台(双臂)和一个Y轴运动平台,当其中一个在取件时,另一个则在插件,如此就可以大大提高插件效率。

Description

一种视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备
技术领域
[0001] 本发明属于PCB板的元件组装设备技术领域,特别涉及一种视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备。
背景技术
[0002] 随着电子技术的飞速发展,电子产品的使用也越来越广泛,PCB电路板是电子产品的重要部件,立式插件机是将各种立式元件插装到PCB电路板指定位置的加工设备。在立式插件机的加工过程中,一般是先将电子元件由夹料装置将其运送到PCB电路板的上方进行定位,然后夹料装置下移,将电子元件准确地插入PCB电路板预设的线脚插孔内,然后夹料装置复位,以便于夹取新的电子元件,进行下一次的插件加工,已经插装好的电子元件留在PCB电路板上,并随PCB电路板一起运行至下一位置,以进行焊接加固等操作。
[0003]目前,对于电容、电阻等电子元器件的插件设备已经成功应用。但对于端子、接头、电池盒等异形连接件的插件基本还依靠手工操作实现,这些异形件的插接特点是每张PCB电路板上插件数量少、精度要求高、插件种类多,零件一致性差。为了减少人工依赖及工作强度,开发一种自动插件设备成为行业的迫切需求。异型元件形状及脚位的多样化,业界尚无统一的规范,特定用户的异型元件各异,造成供料系统无法通用化,使整机系统复杂化。
[0004] 有鉴于此,确有必要提供一种视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备,其通过采用视觉系统可以提高插件精度,通过对管料供料装置和振盘供料装置的模块化,可以降低整机系统的开发难度,通过设置双臂(两个X轴)当其中一个在取件时,另一个则在插件,如此就可以大大提高插件效率。
发明内容
[0005] 本发明的目的是针对现有技术的上述缺陷,提供一种视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备,其通过采用视觉系统可以提高插件精度,通过对管料供料装置和振盘供料装置的模块化,可以降低整机系统的开发难度,通过设置双臂(两个X轴)当其中一个在取件时,另一个则在插件,如此就可以大大提高插件效率。
[0006] 为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备,包括机架,所述机架上设置有三段式PCB板输送装置、两个X轴运动平台、Y轴运动平台和从动支撑导轨,所述Y轴运动平台和所述从动支撑导轨相互对应设置,所述X轴运动平台的两端分别滑动连接于所述Y轴运动平台和所述从动支撑导轨上,每个所述X轴运动平台上均滑动连接有插件头组件,所述插件头组件上装设有视觉定位系统,两个所述X轴运动平台、所述插件头组件和所述视觉定位系统均与控制系统连接。
[0007] 作为本发明视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备的一种改进,所述机架的一侧设有管料供料装置和多组振盘供料装置,所述管料供料装置的一端位于所述三段式PCB板输送装置的一端的上方。
[0008] 作为本发明视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备的一种改进,所述视觉定位系统包括PCB定位及寻迹相机、第一光源系统和元件拍照线激光光源,所述第一光源系统设置于所述PCB定位及寻迹相机的下方,所述元件拍照线激光光源设置于所述第一光源系统的下方;
所述三段式PCB输送装置的下方设置有两组用于对待插元件进行拍照的底部相机和第二光源系统,所述第二光源系统位于所述底部相机的下方,所述底部相机与所述控制系统连接。
[0009] 作为本发明视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备的一种改进,所述插件头组件包括驱动机构、插件头本体和若干个爪头,所述爪头设置于所述插件头本体的下方,所述驱动机构可驱动所述插件头本体在Z轴方向的运动,每个所述爪头可同时拾取物料或独立拾取物料。
[0010] 作为本发明视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备的一种改进,所述机架上还设置有用于更换所述爪头的爪头自动更换装置和用于调整元件方位的元件方位调整机构。
[0011] 作为本发明视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备的一种改进,所述三段式PCB板输送装置的中间工作位上设置有用于将元件脚打弯的PCB底部主动弯脚装置和用于对PCB板进行定位的定位机构,所述PCB底部主动弯脚装置和所述定位机构均与所述控制系统连接。
[0012] 作为本发明视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备的一种改进,所述振盘供料装置包括振动盘机架,所述振动盘机架上设有振动盘,所述振动盘的出料口连通有直振料道,所述直振料道架设在底座上,所述底座上设有用于振动所述直振料道送料的直振器,所述直振料道的端部设有物料载台,所述物料载台的一侧设有物料检测光纤,所述直振料道的一侧设有缺料检测光纤,所述底座端部设有脚位整形装置,所述底座上设有与主机连接的第一机械接口。
[0013] 作为本发明视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备的一种改进,所述管料供料装置包括供料底座,所述供料底座的上平面设有管料直振料道,所述供料底座的一端设有倾斜的管料料架(倾斜角度为20°〜60° ),所述供料底座的另一端设有管料脚位整形装置,所述管料料架上设有管装物料,所述管料料架的上端设有管料尾部支撑开闭气缸装置,所述管料料架的下端设有管料头部卡料气缸装置,所述管料料架的出料口处设有管料头部支撑开闭气缸装置,所述管料直振料道的出料口设有管料载台,所述管料载台一侧设有管料检测光纤,所述管料直振料道的入料口设有管料满料检测光纤,所述供料底座内设有用于振动所述管料直振料道送料的管料直振器,所述供料底座上设有与主机连接的第二机械接口。
[0014] 作为本发明视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备的一种改进,所述三段式PCB输送装置包括两条相互平行设置的输送导轨,两条所述输送导轨的对应侧均设有输送皮带,所述输送皮带由多个驱动电机驱动送料,所述输送导轨上间隔设有多组定位组件,每组所述定位组件均由一气缸控制定位。
[0015] 作为本发明视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备的一种改进,所述Y轴运动平台上设有用于驱动所述X轴运动平台沿Y轴方向移动的Y轴驱动电机,所述X轴运动平台上设有用于驱动所述插件头组件沿X轴方向移动的X轴驱动电机,所述Y轴驱动电机和所述X轴驱动电机均与所述控制系统连接。
[0016] 与现有技术相比,本发明至少具有如下优点:
第一,通过设置两个X轴运动平台(双臂)和一个Y轴运动平台,当其中一个在取件时,另一个则在插件,如此就可以大大提高插件效率;
第二,通过在插件头组件上装设视觉定位系统,在三段式PCB输送装置的下方设置底部相机,可以同时对PCB板和元件的本体或引脚进行图像校正,以保证插件精度,减少抛料率;
第三,本发明通过模块化的设计,将管料供料装置和振盘供料装置设计成独立的模块单元,与主机通过定制的规范接口连接,主机可以标准化设计,变成通用的结构系统。管料供料装置和振盘供料装置的设计,可以归类为散件振盘供料、管料供料、大脚距立式编带供料和盘料管料供料装置和振盘供料装置等独立单元,从而降低了整机系统开发的复杂度。
[0017] 第四,本发明在使用时,PCB板从三段式PCB输送装置的左边至右边输送,输送至三段式PCB输送装置的中间工作位时,PCB板停止,并由定位机构锁紧进行机构初定位,X轴运动平台和Y轴运动平台驱动PCB定位及寻迹相机装置到PCB板的初定位位置,拍照预定MARK点,由控制系统运算PCB板精确位置并解算插件位置的坐标值及其补偿值;X轴运动平台和Y轴运动平台驱动插件头组件至元件供料位置,多个插件头同时向下伸出取料并回位,X轴运动平台和Y轴运动平台驱动插件头组件及待插元件移动至底部相机及光源装置拍照,X轴运动平台和Y轴运动平台驱动插件头组件及待插元件移动至PCB板插件区,按编程位置插件,插件头组件运动至插件位置过程中,由元件方位调整机构调整好方位,然后多个插件头同时插入PCB板;8卩,本发明采用在线式的PCB输送及定位机构,能够实现无人化在线作业。
[0018] 第五,模块式的XY运动平台,简化机构安装难度及复杂度。
附图说明
[0019] 图1是本发明的立体结构示意图。
[0020] 图2是本发明的主视结构示意图。
[0021] 图3是本发明的俯视结构示意图。
[0022]图4是本发明中供料装置立体结构示意图。
[0023]图5是本发明中管料供料装置结构示意图。
[0024]图6是本发明中管料供料装置的俯视结构图。
[0025] 图7是图6中B-B面的剖视结构示意图。
[0026] 附图标记名称:
1-机架;
2-三段式PCB输送装置
21-输送导轨,22-输送皮带,23-驱动电机,24-定位组件,25-气缸;
3-X轴运动平台;
4-Y轴运动平台;
5-从动支撑导轨; 6-插件头组件;
61-驱动机构,62-插件头本体,63若干个爪头;
7-振盘供料装置;
71-振动盘机架,72-振动盘,73-直振料道,74-底座,75-直振器,76-物料载台,77-物料检测光纤,78-缺料检测光纤;
8-管料供料装置;
81-供料底座,82-管料直振料道,83-管料料架,84-管料脚位整形装置,85-管装物料,86-管料头部卡料气缸装置,87-管料头部支撑开闭气缸装置,88-管料尾部支撑开闭气缸装置,89-管料载台,80-管料检测光纤,801-管料满料检测光纤,802-管料直振器;
9-视觉定位系统;
91-PCB定位及寻迹相机装置,92-元件拍照线激光光源;
10-底部相机;
11-爪头自动更换装置;
12-PCB底部主动弯脚装置;
13-前置料带/管料供料装置;
14-定位机构。
具体实施方式
[0027] 下面根据附图对本发明及其有益效果作进一步描述,但是,本发明的具体实施方式并不限于此。
[0028] 如图1至图7所示,本发明提供的一种视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备,包括机架1,机架I上设置有三段式PCB板输送装置2、两个X轴运动平台3、Y轴运动平台4和从动支撑导轨5,Y轴运动平台4和从动支撑导轨5相互对应设置,X轴运动平台3的两端分别滑动连接于Y轴运动平台4和从动支撑导轨5上,每个X轴运动平台3上均滑动连接有插件头组件6,插件头组件6上装设有视觉定位系统9,两个X轴运动平台3、插件头组件6和视觉定位系统9均与控制系统连接。振盘供料装置7和管料供料装置8可视实际要求安装个数,可以扩充至4组管料供料装置,使供料站位达到6组。两个X轴运动平台3、Y轴运动平台4为直线电机或滚珠丝杆模组。
[0029] 机架I的一侧设有管料供料装置8和多组振盘供料装置7,管料供料装置8的一端位于三段式PCB板输送装置2的一端的上方。三段式PCB板输送装置2的另一端的上方设置有前置料带/管料供料装置13。
[0030] 视觉定位系统9包括PCB定位及寻迹相机91、第一光源系统和元件拍照线激光光源92,第一光源系统设置于PCB定位及寻迹相机91的下方,元件拍照线激光光源92设置于第一光源系统的下方;PCB定位及寻迹相机装置91对初定位的PCB板进行拍照预定MARK点。然后将该预定MARK点传送至控制系统。
[0031] 三段式PCB输送装置2的下方设置有两组用于对待插元件进行拍照的底部相机10和第二光源系统,第二光源系统位于底部相机10的下方,底部相机10与控制系统连接。底部相机10及第二光源系统用于拍摄插件头组件6拾取的元件照片,然后将元件照片传上至控制系统。
[0032] 插件头组件6包括驱动机构61、插件头本体62和若干个爪头63,爪头63设置于插件头本体62的下方,驱动机构61可驱动插件头本体62在Z轴方向的运动。每个爪头63可同时拾取物料或独立拾取物料。
[0033] 机架I上还设置有用于更换爪头63的爪头自动更换装置11和用于调整元件方位的元件方位调整机构。
[0034] 三段式PCB板输送装置2的中间工作位上设置有用于将元件脚打弯的PCB底部主动弯脚装置12和用于对PCB板进行定位的定位机构14。PCB底部主动弯脚装置12和定位机构14均与控制系统连接。
[0035] 振盘供料装置7包括一振动盘机架71,振动盘机架71上设有一振动盘72,振动盘72的出料口连通有一直振料道73,直振料道73架设在一底座74上,底座74上设有用于振动直振料道73送料的直振器75,直振料道73的端部设有一物料载台76,物料载台76的一侧设有物料检测光纤77,直振料道73的一侧设有缺料检测光纤78,底座74端部设有脚位整形装置,底座74上设有与主机连接的第一机械接口。第一机械接口可快速将振盘供料装置7连接在主机上,受主机控制送料。
[0036] 供料装置的工作原理是:散料元件放置于振动盘72内,振动盘72工作,将散料元件顺着直振料道73,直振器75对直振料道73进行振动元件至物料载台76,物料检测光纤77检测有无散料元件,脚位整形装置的气缸动作,完成脚位的修剪及其整形,并发送出可取料信号给主控制系统;当物料检测光纤77检测无散料元件时,振动盘72工作。该供料装置的底座74上设置有与主机连接安装接口,可以同时安装多组振动盘供料装置。当物料不同时,只需更换振动盘料道72、直振料道73和物料载台76及脚位整形装置即可。
[0037] 如图7所示,管料供料装置8包括供料底座81,供料底座81的上平面设有管料直振料道82,供料底座81的一端设有一倾斜一定角度的管料料架83,管料料架83的倾斜角度为20°〜60°。供料底座81的另一端设有管料脚位整形装置84,管料料架83上设有管装物料85,管料料架83的上端设有管料尾部支撑开闭气缸装置88,管料料架83的下端设有管料头部卡料气缸装置86,管料料架83的出料口处设有管料头部支撑开闭气缸装置87,管料直振料道82的出料口设有管料载台89,管料载台89 —侧设有管料检测光纤80,管料直振料道82的入料口设有管料满料检测光纤801,供料底座81内设有用于振动管料直振料道82送料的管料直振器802,供料底座81上设有与主机连接的第二机械接口。第二机械接口可快速将管料供料装置8连接在主机上,受主机控制。
[0038] 管料供料装置的工作原理是:管装物料85放置于管料料架83上,管料料架83上设置有宽度调整装置,以适应不同的管装料,由主机发送送料信号,启动管料供料装置工作,管料直振器802带动管料直振料道82振动送料至管料载台89,管料检测光纤80检测到管料时,管料脚位整形装置84上的气缸动作,完成脚位的修剪及其整形,并发送信号至控制主机;当管料检测光纤80未检测到管料时,管料头部支撑开闭气缸装置87动作一次,释放空管头部,管料尾部支撑开闭气缸装置88动作一次,释放空管尾部,管料头部卡料气缸装置86动作一次,放下另一条满料管,完成自动换料过程;该管料供料装置的底座上设置有与主机连接安装接口,可以同时安装多组管料供料装置。当物料不同时,只需更换、直振料道和物料载台及脚位整形装置即可。
[0039] 三段式PCB输送装置2包括两条相互平行设置的输送导轨21,两条输送导轨21的对应侧均设有输送皮带22,输送皮带22由多个驱动电机23驱动送料,输送导轨21上间隔设有多组定位组件24,每组定位组件24均由一气缸25控制定位。
[0040] Y轴运动平台4上设有用于驱动X轴运动平台3沿Y轴方向移动的Y轴驱动电机,X轴运动平台3上设有用于驱动插件头组件6沿X轴方向移动的X轴驱动电机,Y轴驱动电机和X轴驱动电机均与控制系统连接。
[0041] 本发明的工作原理为:PCB板从三段式PCB板输送装置2的左边至右边输送,输送至三段式PCB输送装置的中间工作位时,PCB板停止,并由定位机构14锁紧进行机构初定位,振盘供料装置7和管料供料装置8将元件供应到三段式PCB板输送装置2的一端(元件供料位置),然后其中一个X轴运动平台3驱动装在其上的插件头组件6上的PCB定位及寻迹相机91到初定位的PCB板并拍照预定的MARK点,由控制系统运算PCB板精确位置并解算插件位置的坐标值及其补偿值,该组X轴运动平台3和Y轴运动平台4驱动插件头组件6 (Xl)至元件供料位置,多个爪头63同时向下伸出取料并回位,同时,该组X轴运动平台3和Y轴运动平台4驱动插件头组件6及待插元件移动至底部相机10及第二光源装置处拍照,然后该X轴运动平台3和Y轴运动平台4驱动插件头组件6及待插元件移动至PCB板插件区,按编程位置插件,插件头组件6运动至插件位置的过程中,由元件方位调整机构调整好方位,然后多个插件头带着元件同时插入PCB板;
另一个X轴运动平台3 (X2)和Y轴运动平台4驱动插件头组件6 (X2)至元件供料位置,多个爪头63同时向下伸出取料并回位,同时,该组X轴运动平台3和Y轴运动平台4驱动插件头组件6 (X2)及待插元件移动至底部相机10及第二光源装置处拍照,并等待插件头组件6 (Xl)完成插件工作;
两组插件头组件6交替作业,其中一组插件头组件6 (Xl)在插件区进行插件作业时,另一组插件头组件6 (X2)则在取件区进行取件作业,待Xl完成插件作业返回取件区时,X2再进入插件区作业,一面发生碰撞。
[0042] 在插件头组件6将元件插入PCB板时,PCB底部主动弯脚装置12同步移动至插件位置,按插件方向调整好角度和脚距,元件下插时同时按设定的弯角方式将元件脚打弯,将元件固定在PCB板上,同时底部相机10检测元件是否插到位。
[0043] 总之,本发明至少具有如下优点:
第一,通过设置两个X轴运动平台3 (双臂)和一个Y轴运动平台4,当其中一个在取件时,另一个则在插件,如此就可以大大提高插件效率;
第二,通过在插件头组件6上装设视觉定位系统9,在三段式PCB输送装置2的下方设置底部相机10,可以同时对PCB板和元件的本体或引脚进行图像校正,以保证插件精度,减少抛料率;
第三,本发明通过模块化的设计,将管料供料装置8和振盘供料装置7设计成独立的模块单元,与主机通过定制的规范接口连接,主机可以标准化设计,变成通用的结构系统。管料供料装置8和振盘供料装置7的设计,可以归类为散件振盘供料、管料供料、大脚距立式编带供料和盘料管料供料装置和振盘供料装置等独立单元,从而降低了整机系统开发的复杂度。
[0044] 第四,本发明采用在线式的PCB输送及定位机构,能够实现无人化在线作业。
[0045] 第五,模块式的X轴运动平台3和Y轴运动平台4,简化了机构安装难度及复杂度。
[0046] 根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此,本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备,包括机架,其特征在于,所述机架上设置有三段式PCB板输送装置、两个X轴运动平台、Y轴运动平台和从动支撑导轨,所述Y轴运动平台和所述从动支撑导轨相互对应设置,所述X轴运动平台的两端分别滑动连接于所述Y轴运动平台和所述从动支撑导轨上,每个所述X轴运动平台上均滑动连接有插件头组件,所述插件头组件上装设有视觉定位系统,两个所述X轴运动平台、所述插件头组件和所述视觉定位系统均与控制系统连接。
2.根据权利要求1所述的视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备,其特征在于:所述机架的一侧设有管料供料装置和多组振盘供料装置,所述管料供料装置的一端位于所述三段式PCB板输送装置的一端的上方。
3.根据权利要求1所述的视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备,其特征在于:所述视觉定位系统包括PCB定位及寻迹相机、第一光源系统和元件拍照线激光光源,所述第一光源系统设置于所述PCB定位及寻迹相机的下方,所述元件拍照线激光光源设置于所述第一光源系统的下方; 所述三段式PCB输送装置的下方设置有两组用于对待插元件进行拍照的底部相机和第二光源系统,所述第二光源系统位于所述底部相机的下方,所述底部相机与所述控制系统连接。
4.根据权利要求1所述的视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备,其特征在于:所述插件头组件包括驱动机构、插件头本体和若干个爪头,所述爪头设置于所述插件头本体的下方,所述驱动机构可驱动所述插件头本体在Z轴方向的运动。
5.根据权利要求4所述的视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备,其特征在于:所述机架上还设置有用于更换所述爪头的爪头自动更换装置和用于调整元件方位的元件方位调整机构。
6.根据权利要求1所述的视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备,其特征在于:所述三段式PCB板输送装置的中间工作位上设置有用于将元件脚打弯的PCB底部主动弯脚装置和用于对PCB板进行定位的定位机构,所述PCB底部主动弯脚装置和所述定位机构均与所述控制系统连接。
7.根据权利要求2所述的视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备,其特征在于:所述振盘供料装置包括振动盘机架,所述振动盘机架上设有振动盘,所述振动盘的出料口连通有直振料道,所述直振料道架设在底座上,所述底座上设有用于振动所述直振料道送料的直振器,所述直振料道的端部设有物料载台,所述物料载台的一侧设有物料检测光纤,所述直振料道的一侧设有缺料检测光纤,所述底座端部设有脚位整形装置,所述底座上设有与主机连接的第一机械接口。
8.根据权利要求2所述的视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备,其特征在于:所述管料供料装置包括供料底座,所述供料底座的上平面设有管料直振料道,所述供料底座的一端设有倾斜的管料料架,所述供料底座的另一端设有管料脚位整形装置,所述管料料架上设有管装物料,所述管料料架的上端设有管料尾部支撑开闭气缸装置,所述管料料架的下端设有管料头部卡料气缸装置,所述管料料架的出料口处设有管料头部支撑开闭气缸装置,所述管料直振料道的出料口设有管料载台,所述管料载台一侧设有管料检测光纤,所述管料直振料道的入料口设有管料满料检测光纤,所述供料底座内设有用于振动所述管料直振料道送料的管料直振器,所述供料底座上设有与主机连接的第二机械接口。
9.根据权利要求1所述的视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备,其特征在于,所述三段式PCB输送装置包括两条相互平行设置的输送导轨,两条所述输送导轨的对应侧均设有输送皮带,所述输送皮带由多个驱动电机驱动送料,所述输送导轨上间隔设有多组定位组件,每组所述定位组件均由一气缸控制定位。
10.根据权利要求1所述的视觉定位模块化双臂高速异型元件插件设备,其特征在于,所述Y轴运动平台上设有用于驱动所述X轴运动平台沿Y轴方向移动的Y轴驱动电机,所述X轴运动平台上设有用于驱动所述插件头组件沿X轴方向移动的X轴驱动电机,所述Y轴驱动电机和所述X轴驱动电机均与所述控制系统连接。
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