CN106604628B

CN106604628B - 用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统

Info

Publication number: CN106604628B
Application number: CN201510683384.6A
Authority: CN
Inventors: 周磊; 张丹丹; 胡绿海; 代智勇; 鲁异
Original assignee: Tyco Electronics Shanghai Co Ltd; Tyco Electronics Corp
Current assignee: Tyco Electronics Shanghai Co Ltd; TE Connectivity Corp
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2019-07-12
Anticipated expiration: 2035-10-20
Also published as: WO2017068473A1; EP3365950A1; TW201721158A; JP2018533181A; TWI661205B; CN106604628A; US20180241168A1

Abstract

一种用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，所述插脚伸出电连接器的绝缘壳体的安装表面。所述系统包括：定位装置，被构造成用于承载所述电连接器；摄像装置，被构造成用于在与一个理想插脚的延伸方向成锐角的方向上摄取所述电连接器的被测插脚的图像，所述理想插脚垂直于所述安装表面伸出；以及识别装置，被构造成用于判断摄取的图像是否落入预定的区域范围内，并在判断出摄取的图像延伸到所述预定的区域范围之外时确定所述被测插脚的安装状态为不合格。可以快速准确地确定端子的插脚在电连接器上的安装状态，在线实时判断被测插脚的安装状态是否合格。

Description

用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统

技术领域

本发明涉及一种用于确定端子的插脚在连接器上的安装状态的系统，尤其涉及一种利用摄像装置确定端子的插脚在连接器上的安装状态的系统。

背景技术

在现有技术中，电连接器主要包括绝缘壳体和安装在绝缘壳体中的多个连接端子。在一些电连接器中，一些端子从绝缘壳体伸出形成用于电连接或者机械连接到例如印刷电路板(PCB)、或者另外的电连接器之类的电子设备上的插脚或者插针(pin)，这些插脚以预定规则(例如与矩阵形式)排列。相应地，在电子设备上设有用于与这些插脚配合的插孔。

为了确保电连接器的每个插脚能够顺利地插入相应的插孔，需要使得每个插脚保持以预定的姿态伸出绝缘壳体，例如以垂直于绝缘壳体的表面的姿态伸出绝缘壳体。为此，在工厂生产电连接器的工艺中，需要检测插脚在电连接器上的安装状态。如果检测出一个电连接器的至少一个插脚的安装状态不符合预定要求，则将该电连接器确定为不合格产品。

发明内容

本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

本发明的一个目的在于提供一种用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，能够快速准确地确定端子的插脚在电连接器上的安装状态。

根据本发明的一个方面，提供一种用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，所述插脚伸出电连接器的绝缘壳体的安装表面。所述系统包括：定位装置，被构造成用于承载所述电连接器；摄像装置，被构造成用于在与一个理想插脚的延伸方向成锐角的方向上摄取所述电连接器的被测插脚的图像，所述理想插脚垂直于所述安装表面伸出；以及识别装置，被构造成用于判断摄取的图像是否落入预定的区域范围内，并在判断出摄取的图像延伸到所述预定的区域范围之外时确定所述被测插脚的安装状态为不合格。

根据本发明的一个实施例的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，所述预定的区域范围为由一个椭圆限定的平面，所述椭圆在直角坐标系中满足下述等式：

其中，

T＝C*L*sinα，并且T′＝C*L*sinβ-C*L*sin(β-α)，

其中，L为所述理想插脚伸出所述安装表面的长度，α为所述被测插脚相对于所述理想插脚倾斜的最大允许角度，β为所述摄像装置的拍摄方向与所述理想插脚之间的夹角，C为所述摄像装置摄取的图像相对于所述被测插脚的放大倍数。

根据本发明的一个实施例的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，所述被测插脚相对于所述理想插脚倾斜的最大允许角度小于所述摄像装置的拍摄方向与所述理想插脚之间的夹角。

根据本发明的一个实施例的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，还包括承载装置，被构造成用于承载所述摄像装置。

根据本发明的一个实施例的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，所述承载装置进一步被构造成可调节所述摄像装置与电连接器之间的距离、以及摄像装置相对于所述电连接器的姿态。

根据本发明的一个实施例的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，所述承载装置包括：基座，被构造成安装在安装框架上；导轨机构，竖直地安装在所述基座上；滑块机构，可滑动地安装在所述导轨机构上；旋转臂，相对于所述导轨机构可旋转地安装在所述滑块结构上；倾斜臂，安装在所述旋转臂上，以相对于所述导轨机构旋转；以及伸缩臂，以相对于所述倾斜臂可伸缩的方式安装在所述倾斜臂上，所述摄像装置安装在所述伸缩臂上。

根据本发明的一个实施例的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，还包括抓住装置，被构造成用于在确定被测插脚的安装状态为不合格的情况下，将相应的电连接器移送到用于存放不合格产品的设备中。

根据本发明的一个实施例的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，所述定位装置包括机械手。

在本发明的上述各种实施例的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统中，可以快速准确地确定端子的插脚在电连接器上的安装状态，在线实时判断被测插脚的安装状态是否合格，降低了人工判断的劳动量，从而可以降低电连接器的制作成本。

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

附图说明

图1显示根据本发明的一个实例性的实施例的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统的立体示意图；

图2显示图1所述系统的原理示意图；

图3显示端子的被测插脚在绝缘壳体上的一种理想(或者垂直)安装状态的侧视图；

图4显示利用图1所示的系统得到的图3所示的垂直的被测插脚的图像的示意图；

图5显示利用倾斜的摄像装置摄取两种被测插脚的原理示意图，其中实线所示为理想插脚或者垂直插脚，虚线所示为倾斜插脚；

图6显示图5所示摄像方式的几何原理示意图；

图7显示3种被测插脚在绝缘壳体上的一种可能的安装状态的侧视图；

图8显示利用图1所示的系统得到的图7所示的3种被测插脚的图像的示意图，图中的椭圆图形表示被测插脚的图像的可允许边界；

图9显示根据本发明的另一个实例性的实施例的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统的立体示意图；

图10显示图9所述系统的原理示意图；

图11显示利用垂直的摄像装置摄取两种被测插脚的原理示意图，其中实线所示为理想插脚或者垂直插脚，虚线所示为倾斜插脚；

图12显示图11所示摄像方式的几何原理示意图；

图13显示利用图9所示的系统得到的一种垂直(或者理想)被测插脚的图像的示意图，图中的圆圈表示被测插脚的图像的可允许边界；

图14显示利用图9所示的系统得到的图3所示的3种被测插脚的图像的示意图；以及

图15显示利用图9所示的系统得到的图7所示的3种被测插脚的图像的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

根据本发明的一个总体技术构思，提供一种用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，所述插脚伸出电连接器的绝缘壳体的安装表面。所述系统包括：定位装置，被构造成用于承载所述电连接器；摄像装置，被构造成用于摄取所述电连接器的被测插脚的图像；以及识别装置，被构造成用于判断摄取的图像是否落入预定的区域范围内，并在判断出摄取的图像延伸到所述预定的区域范围之外时确定所述被测插脚的安装状态为不合格。

图1显示根据本发明的一个实例性的实施例的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统的立体示意图；图2显示图1所述系统的原理示意图；图3显示端子的被测插脚在绝缘壳体上的一种理想(或者垂直)安装状态的侧视图；图7显示3种被测插脚在绝缘壳体上的一种可能的安装状态的侧视图。

如图1和2所示，根据本发明的一种示例性实施例，提供一种用于确定电连接器100的插脚201的安装状态的系统，插脚201伸出电连接器的绝缘壳体202的安装表面，从而以插接的方式电连接或者机械连接到例如印刷电路板 (PCB)、或者另外的电连接器，以实现电信号的传输。图3示出了插脚了一种理想安装状态，即插脚201以垂直于绝缘壳体202的安装表面203的方式伸出绝缘壳体。但由于操作条件的限制，实际的插脚可能如图7所示，即一些插脚 201以倾斜的方式伸出绝缘壳体202的安装表面203。为使插脚顺利地插入到印刷电路板(未示出)，一般要求插脚201的倾斜角度不能超出预定的范围，例如不能超出20度，否则，在将插脚插接到电路板的过程中，插脚可能弯曲、或者损坏电路板，从而造成产品不合格。

图4显示利用图1所示的系统得到的图3所示的垂直的被测插脚的图像的示意图；图7显示3种被测插脚在绝缘壳体上的一种可能的安装状态的侧视图；图8显示利用图1所示的系统得到的图7所示的3种被测插脚的图像的示意图，图中的椭圆图形表示被测插脚的图像的可允许边界。

如图1、2、4、7和8所示，根据本发明的一种示例性实施例的用于确定电连接器100的插脚201的安装状态的系统包括：定位装置(未示出)，被构造成用于承载电连接器100，定位装置的实施例包括但不限于传输带、机械手等对电连接器100进行定位的设备；摄像装置1，被构造成用于摄取所述电连接器100 的被测插脚201的图像11；以及识别装置2，被构造成用于判断摄取的图像11 是否落入预定的区域范围3内，并在判断出摄取的图像11延伸到所述预定的区域范围3之外时确定所述被测插脚201的安装状态为不合格。摄像装置1的位置和姿态相对于电连接器100是固定的，也就是说，相同的电连接器100在摄像装置1中形成的图像11的大小、形状和位置是相同的。预定的区域范围3预先存储在识别装置1中。

利用本发明实施例所述的系统，可以在线实时判断被测插脚的安装状态是否合格，降低了人工判断的劳动量，从而可以降低电连接器的制作成本。

图5显示利用倾斜的摄像装置摄取两种被测插脚的原理示意图，其中实线所示为理想插脚或者垂直插脚2011，虚线所示为倾斜插脚；图6显示图5所示摄像方式的几何原理示意图。如图5和6所示，在一种实施例中，摄像装置1 在与一个理想插脚2011的延伸方向(图5所示的Z方向)成锐角β的方向上摄取所述被测插脚2012的图像，所述理想插脚2011垂直于安装表面203伸出的长度为L。被测插脚2012相对于理想插脚2011倾斜，并且伸出安装表面203 的长度也为L。

在一种实施例中，预定的区域范围3为由一个椭圆31限定的平面。具体而言，所述椭圆31在直角坐标系中满足下述表达式：

其中，

T＝C*L*sinα，并且T′＝C*L*sinβ-C*L*sin(β-α)，

其中，α为所述被测插脚2012相对于所述理想插脚2011倾斜的最大允许角度，β为所述摄像装置1的拍摄方向与所述理想插脚2011之间的夹角，C为所述摄像装置摄取1的图像相对于所述被测插脚2012的放大倍数。

参见图5和6，为了得到由椭圆31限定的预定的区域范围3，在由X、Y 和Z轴确定的三维坐标系中，假设理想插脚2011位于Z轴上，具有最大允许倾斜角度α的被测插脚2012只在Y轴上相对于Z轴发生倾斜，而在X轴上没有倾斜，理想插脚2011和被测插脚2012伸出安装表面的长度都为L，摄像装置1 的拍摄方向在由Y-Z轴限定的平面内与所述理想插脚2011之间的夹角为β，则：

理想插脚2011的末端a和被测插脚2012的末端b之间的距离T＝L*sinα；

理想插脚2011的末端a和被测插脚2012的末端b到摄像装置1的中心轴线的距离差为:T′＝长度(a，a’)-长度(b，b’)＝L*sinβ-L*sin(β-α)。

考虑到摄像装置摄取1的图像相对于所述被测插脚2012的放大倍数C，因此得到椭圆的上述表达式。

图7示出了伸出电连接器的绝缘壳体202的安装表面203的3种被测插脚 2012、2013和2014，这3种被测插脚在摄像装置1中形成的图像如图8所示。其中，被测插脚2013的图像由附图标记111表示，被测插脚2012的图像由附图标记112表示，被测插脚2014的图像由附图标记113表示。在此情况下，识别装置2可以确定被测插脚2012和2013的图像112和111位于由椭圆31限定的预定区域范围3内，因此被测插脚2012和2013的安装状态是合格的，而被测插脚2014的图像113延伸到由椭圆31限定的预定区域范围3之外，表示被测插脚2014的倾斜角度超过了容许限度，其安装状态是不合格的。

根据本发明实施例的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，由于摄像装置1在与一个理想插脚2011的延伸方向成锐角β的方向上摄取所述被测插脚2012的图像，这样，在获得的图像中包括被测插脚末端的图像和被测插脚的杆状部分的图像，使得获得的图像面积增加，提高了识别精度和准确率，避免了发生误判断或者不能识别图像的现象。

在摄像装置摄取1的图像相对于所述被测插脚2012的放大倍数C不变的情况下，可以不考虑电连接器100与摄像装置1之间的距离，而且对于用于摄像操作的光源没有特别的限制，从而提高了检测操作的灵活性，降低了检测成本。

在一种实施例中，被测插脚2012相对于理想插脚2011倾斜的最大允许角度α大于所述摄像装置1的拍摄方向与所述理想插脚2011之间的夹角β。这样，可以确保合格的被测插脚的图像都落入预定的区域范围内，便于识别不合格插脚。

根据本发明的一种实施例，用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统还包括承载装置，被构造成用于承载摄像装置1。承载装置进一步被构造成可调节所述摄像装置1与电连接器100之间的距离、以及摄像装置1相对于所述电连接器100的姿态。这样，可以将摄像装置1的拍摄方向设定为在由Y-Z轴限定的平面内与所述理想插脚2011之间的夹角为β。

在一种实施例中，如图1所示，承载装置包括：基座41，被构造成安装在安装框架(未示出)上；导轨机构42，竖直地安装在基座41上；滑块机构43，在竖直方向上可滑动地安装在导轨机构42上；旋转臂44，相对于导轨机构42 可旋转地安装在滑块结构43上；倾斜臂45，安装在旋转臂44上，以相对于所述导轨机构42旋转；以及伸缩臂46，以相对于所述倾斜臂45可伸缩的方式安装在所述倾斜臂45上，所述摄像装置1安装在所述伸缩臂45上。这样，在电连接器100已定位的情况下，可以结合滑动、旋转、倾斜、伸缩中的至少一种移动方式调整摄像装置1与电连接器100之间的距离、以及摄像装置1相对于所述电连接器100的姿态，使得摄像装置1的拍摄方向设定为在由Y-Z轴限定的平面内与所述理想插脚2011之间的夹角为β。虽然为示出，但可以理解，承载装置还包括至少一个驱动装置，例如伺服电机，以实现滑动、旋转、倾斜、伸缩等移动操作。

根据本发明进一步实施例的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统还包括抓住装置，被构造成用于在确定被测插脚的安装状态为不合格的情况下，将相应的电连接器移送到用于存放不合格产品的设备中，以对不合格的插脚进行重新安装或者淘汰不合格的电连接器。

图9显示根据本发明的另一个实例性的实施例的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统的立体示意图；图10显示图9所述系统的原理示意图。图9 和10所示的系统与图1所述的系统的不同之处在于，图9和10所示的摄像装置1在一个理想插脚201的延伸方向上摄取所述被测插脚的图像，所述理想插脚201垂直于所述安装表面伸出，并且伸出所述安装表面的长度为L。

进一步地，在图9所述系统的情况下，如图11-13所示，所述预定的区域范围3’为由一个圆32限定的平面。更具体地，所述圆32在直角坐标系中满足下述等式：

X²+Y²＝(C*L*sinα)²，

其中，α为被测插脚2012相对于理想插脚2011倾斜的最大允许角度，C为所述摄像装置1摄取的图像相对于被测插脚2012的放大倍数。在此情况下，如果识别装置2判断出被测插脚的图像位于由圆32限定的预定区域范围3’内，则确定被测插脚的安装状态是合格的，如果被测插脚的图像延伸到由圆32限定的预定区域范围3’之外，表示被测插脚的倾斜角度超过了容许限度，其安装状态是不合格的。

根据图9所示实施例的系统，由于摄像装置1在一个理想插脚201的延伸方向上摄取所述被测插脚的图像，这样，所获得的图像主要包括被测插脚末端的图像，使得获得的图像面积较小。如图14所示，在被测插脚基本上垂直于绝缘壳体的安装表面的情况下，所收取的图像114面积较大且较为清晰，此时可以进行判断。然而，如图15所示，在被测插脚倾斜角度较大的情况下，由于被测插脚的末端一般具有倒角结构，可能使得收取的图像115较小且不清晰，导致识别精度和准确率较低，设置可能发生误判断或者不能识别图像的现象。

在本发明的上述各种实施例的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统中，可以在线实时判断被测插脚的安装状态是否合格，降低了人工判断的劳动量，从而可以降低电连接器的制作成本。进一步地，由于摄像装置在与一个理想插脚的延伸方向成锐角β的方向上摄取所述被测插脚的图像，使得获得的图像面积增加，提高了识别精度和准确率，避免了发生误判断或者不能识别图像的现象。

本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。

虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，并且各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims

1.一种用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，所述插脚伸出电连接器的绝缘壳体的安装表面，所述系统包括：

定位装置，被构造成用于承载所述电连接器；

摄像装置(1)，被构造成用于在与一个理想插脚的延伸方向成锐角的方向上摄取所述电连接器的被测插脚的图像，所述理想插脚垂直于所述安装表面伸出；以及

识别装置(2)，被构造成用于判断摄取的图像是否落入预定的区域范围内，并在判断出摄取的图像延伸到所述预定的区域范围之外时确定所述被测插脚的安装状态为不合格。

2.根据权利要求1所述的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，其中，所述预定的区域范围为由一个椭圆限定的平面，所述椭圆在直角坐标系中满足下述等式：

其中，

T＝C*L*sinα，并且T′＝C*L*sinβ-C*L*sin(β-α)，

3.根据权利要求2所述的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，其中，所述被测插脚相对于所述理想插脚倾斜的最大允许角度小于所述摄像装置的拍摄方向与所述理想插脚之间的夹角。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，还包括承载装置，被构造成用于承载所述摄像装置。

5.根据权利要求4所述的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，其中，所述承载装置进一步被构造成可调节所述摄像装置与电连接器之间的距离、以及摄像装置相对于所述电连接器的姿态。

6.根据权利要求5所述的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，其中，所述承载装置包括：

基座(41)，被构造成安装在安装框架上；

导轨机构(42)，竖直地安装在所述基座上；

滑块机构(43)，可滑动地安装在所述导轨机构上；

旋转臂(44)，相对于所述导轨机构可旋转地安装在所述滑块结构上；

倾斜臂(45)，安装在所述旋转臂上，以相对于所述导轨机构旋转；以及

伸缩臂(46)，以相对于所述倾斜臂可伸缩的方式安装在所述倾斜臂上，所述摄像装置安装在所述伸缩臂上。

7.根据权利要求1-3、5-6中的任一项所述的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，还包括抓住装置，被构造成用于在确定被测插脚的安装状态为不合格的情况下，将相应的电连接器移送到用于存放不合格产品的设备中。

8.根据权利要求1-3、5-6中的任一项所述的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，所述定位装置包括机械手。

9.根据权利要求4所述的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，还包括抓住装置，被构造成用于在确定被测插脚的安装状态为不合格的情况下，将相应的电连接器移送到用于存放不合格产品的设备中。

10.根据权利要求4所述的用于确定电连接器的插脚的安装状态的系统，所述定位装置包括机械手。