CN108645345B - 将销钉插入物体的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于将销钉放置在形成在物体上的至少一个孔中的系统，包括：可移动基座，其上放置有具有携带孔的表面的物体；压头，用于固定销钉并将固定的销钉插入物体上的孔中；第一相机或视觉子系统，安装以捕获示出物体上指定孔的平面布置的第一图像；第二相机或视觉子系统，安装有光学组件以捕获第二图像和第三图像；计算单元，配置为分配由X值和Y值组成的相对坐标，计算X轴和Y轴上固定的销钉和指定孔之间的相对偏差，通过计算X轴上孔的偏移和销钉的偏移来计算X轴上的相对偏差，并且通过计算Y轴上孔的偏移和销钉的偏移来计算Y轴上的相对偏差，以及在将固定的销钉插入孔之前，移动基座以校正或补偿计算的偏差的方式来调整物体。

Description

将销钉插入物体的系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年1月6日提交的、名称为“用于在物体上定位和紧固销钉的方法及使用该方法的系统”的美国临时专利申请No.62/443,156的优先权，其全部内容通过引用方式合并于此。

技术领域

本公开涉及一种能够以更高准确度将对象放置或插入到物体上或物体中的对象放置系统。具体地，所公开的系统具有多个模块以确定物体和对象之间存在的潜在偏差，并且随后在放置或插入对象之前补偿或校正所确定的偏差。

背景技术

在常规情况中为了生产具有更高计算能力的更薄更轻的电子设备，如手机和笔记本电脑，更多的电子部件必须被填入设备底盘内的更小的空间中。为了为必要的电子部件增加空间并减少最终产品的总体重量，用于装配设备的其他不太关键的部件，如螺丝、销钉等被逐渐制造得更小或小型化，因此手动装配这些部件的任务变得更加困难和耗时。为了获得更大产量和有效的制造过程，已经在这些电子设备的装配线中开发并采用自动化系统或机器来加速生产。自动化装配系统通常将电子部件放置在底盘上，随后使用一个或多个小型化销钉来固定或附接部件。为了确保部件的正确放置，这些装配系统优选地具有一个或多个模块，所述模块配置为在放置部件之前检查和补偿部件中出现的偏差。例如，美国专利No.5903662提供了一种自动放置装置，其具有对准模块，用于获得由放置头固定的部件的第一图像和相对于放置位置的第二图像，对准模块包括图像处理器以分析第一图像和第二图像产生表示相对位置误差的控制信号，并且驱动器接收控制信号以移动放置头和放置位置来校正位置误差。美国专利No.9265186中公开了另一个类似的系统，其中将所获取的图像叠加以确定部件和放置位置的相对偏差。此外，欧洲专利公开No.2989871中公开了使用叠加的图像计算位置偏差的类似系统。然而，使用自动装配系统还存在其他主要挑战。具体地，将紧固销钉插入到在部件或底盘上准备的孔或洞中可能非常困难，因为微尺度的偏差将足以导致产品的损坏。此外，这些紧固销钉的不完全或部分插入可能不期望地将销钉的部分暴露在表面上，导致制造的产品被认为是有缺陷的。然而，上述参考文献都不能解决与错误插入的销钉相关的潜在问题。因此，非常希望在这些方面做出对自动装配机的改进的努力。

发明内容

本公开的一个目的在于提供一种自动装配系统，其具有至少一个能够将至少一个对象放置和/或插入到物体上或其中的模块。所述对象可以是销钉等。

本公开的另一个目的在于提供一种自动装配系统，用于通过分析为放置位置和/或在公开的系统中由压头固定的对象所捕获的图像，以更高的准确度将至少一个对象放置和/或插入到物体上或物体中。优选地，所捕获的图像在计算固定的对象和放置位置之间的相对误差或偏差时，彼此不叠加。

本公开的进一步的目的在于提供一种自动装配系统，用于将至少一个对象放置和/或插入到物体上或物体中，配备有至少一个模块，所述模块用于检测并确定所放置物体与垂直于物体表面的轴线上与所放置物体相邻的物体表面的相对高度、长度或距离差。

前述目的中的至少一个通过本公开，全部或部分被满足，其中本公开的一个方面涉及一种用于将销钉置入在物体上形成的至少一个孔的系统，所述销钉包括销钉头和销钉体。具体地，所公开的系统包括可移动基座，其上放置有具有携带孔的表面的物体；压头，用于固定销钉并将固定的销钉插入物体上的孔中；第一相机或视觉子系统，安装以捕获示出物体上离散孔的平面布置的第一图像；第二相机或视觉子系统，安装有光学组件以捕获第二图像和第三图像，其能够分别从两个有利位置示出相对于压头的中心轴线的固定的销钉的中心轴线，所述有利位置在垂直平面中基本上相互垂直；以及计算单元，与基座、压头、第一和第二相机或视觉子系统以及光学组件中的至少一个持续地电通信和/或连接。具体地说，计算单元配置为分配由X值和Y值组成的相对坐标，所述相对坐标对应地指示孔在表面上的X轴和Y轴上的实际位置，计算X轴和Y轴上固定的销钉和离散孔之间的相对偏差，并且在将固定的销钉插入孔之前，移动基座以校正或补偿计算的偏差的方式来调整物体。优选地，通过计算X轴上孔的偏移和销钉的偏移来计算X轴上的相对偏差，并且通过计算Y轴上孔的偏移和销钉的偏移来计算Y轴上的相对偏差。

根据多个实施例，通过确定沿X轴的孔中心和第一图像中心之间间隔的第一图像中的像素的数量来计算X轴上孔的偏移，优选地在最短可能距离内或具有最小像素数的距离内，第一图像中的每个像素对应于预定的长度单位。

对于一些实施例，通过确定沿Y轴的孔中心和第一图像中心之间间隔的第一图像中的像素的数量来计算Y轴上孔的偏移，优选地在假定直线中的最短可能距离内，第一图像中的每个像素对应于已知的长度单位。

根据数个实施例，通过确定由压头固定的销钉的中心轴线与第二图像中的压头的预定中心轴线之间间隔的距离来计算销钉在X轴上的偏移。

此外，在更多实施例中，通过确定由压头固定的销钉的中心轴线与第三图像中的压头的预定中心线或中心轴线之间间隔的距离来计算销钉在Y轴上的偏移。

在数个实施例中，通过识别固定的销钉体和压头的中心轴线之间间隔的像素数量来确定距离。

在更多实施例中，系统包括进料模块，能够将预定方向的销钉传送至被压头拾取。尤其地，进料模块处理存储的销钉使得至少一个销钉被转动或翻转至适于压头执行的拾取动作的预定方向。

在所公开系统的更多实施例中，还可以包括能够发射激光束的激光传感器或光学传感器，用于测量远离激光传感器或光学传感器的物体表面上的一个或多个平面点的相对距离，并且计算单元配置为通过激光传感器或光学传感器获得插入的销钉的销钉头相对于物体的相邻表面的高度。

对于多个实施例，计算单元还配置为：确定离散销钉的销钉头的中心距离，从与销钉头相邻的表面采样N个平面区域，在每个采样的平面区域的中心内和中心周围采样X个平面点，测量每个采样的平面点的距离，通过对平面区域内的采样的平面点的测量距离进行平均来确定每个采样的平面区域的距离，对确定的采样的平面区域的距离进行平均，以及通过计算采样的平面区域的平均距离和销钉头的中心距离的距离差来获得销钉头的相对高度。优选地，X和/或N为不小于2的整数。

附图说明

图1示出了所公开的系统的一个实施例的立体图；

图2是示出所公开的系统的相机或视觉子系统、压头和可移动基座的一种可能的相对布置的示意图；

图3示出了具有用于将物体安装在其中的雕刻中心区域的可移动基座的一个实施例；

图4示出了在所公开的系统的一个实施例中锚定至刚性结构的拾取头和第一相机或视觉子系统；

图5示出了所公开的系统中的销钉进料模块的一个实施例，其用于向拾取头提供稳定输入并在销钉压头提取之前将输入的销钉定向为正确的配置；

图6示出了第一捕获图像的一个示例，其示出在物体的表面上形成的孔的平面图；

图7示出了第二图像和第三图像的组合图像的一个示例，其示出销钉体相对于压头的中心轴线的配准；以及

图8示出了(a)示出获得物体上指定的孔的中心指数的示例图像，(b)示出由计算单元采样的可能平面区域以读取采样区域和激光传感器或光学传感器之间的距离的示例图像，(c)当从激光传感器或光学传感器的激光束收到光照时，在离散的销钉上的第一相机或视觉子系统捕获的销钉的图像，捕获的图像用于确定横向于或远离销钉头的中心的给定区域如图所示沿着Y轴的平均距离，以及(d)当从激光传感器或光学传感器的激光束收到光照时，在离散的销钉上的第一相机或视觉子系统捕获的销钉的图像，捕获的图像用于确定横向于或远离销钉头的中心的给定区域如图所示沿着X轴的平均距离。

具体实施方式

应当理解，本发明可以以其他具体形式实施，并不限于下文描述的唯一实施例。然而，所公开的概念的修改和等价物(诸如本领域技术人员容易想到的)被包含在所附权利要求的范围内。

参考图1，示出了在本公开中阐述的具有放置模块的放置系统100或自动装配系统100的一个实施例的立体图。所公开的系统100用于将销钉193放置在形成于物体197上的至少一个孔196中，销钉193包括销钉头194和销钉体195。如图2的示意图所示，所公开的系统100或系统100的放置模块包括可移动基座，其上放置有具有携带孔196的表面的物体197；压头130，用于固定销钉193并将固定的销钉193插入物体197上的孔196中；第一相机或视觉子系统140，安装以捕获示出在物体197上的指定孔196的平面布置的第一图像181；第二相机或视觉子系统150，安装有光学组件以捕获第二图像182和第三图像183，所述第二图像182和第三图像183能够分别从两个有利位置示出相对于压头130的固定的销钉193的纵向布置，所述有利位置在垂直平面中基本上相互垂直；计算单元配置为分配由X值和Y值组成的相对坐标，所述相对坐标对应地指示孔196在表面上的X轴和Y轴上的实际位置，计算X轴和Y轴上固定的销钉193和指定孔196之间的相对偏差，并且在将固定的销钉193插入孔196之前，移动基座以校正或补偿计算的偏差的方式调整物体197。尤其地，通过计算X轴上孔196的偏移和销钉193的偏移来计算X轴上的相对偏差，并且通过计算Y轴上孔196的偏移和销钉193的偏移来计算Y轴上的相对偏差。相对坐标优选地以机器可读格式记录，提供孔196在物体197表面上的相对位置和距离。相对坐标可用于本公开不同步骤中的后续计算以与压头130、第一相机或视觉子系统140以及与孔196的实际位置或实际坐标相关的其他相关部分关联来实现销钉193的精确放置。

更具体地，系统100可以包括壳体，其中优选地但不限于，固定和安装所有其他部件或模块以执行放置过程。壳体110可以被分成上隔室115和下隔室111。下隔室111被由具有至少可接受的传热性能的金属或合金材料制成的顶部、底部和侧壁112完全包围。下隔室的一个侧壁优选地包含铰链门113的开口，其允许不受阻碍地进入包围在下隔室111内的空间。优选地，所公开的系统100将计算单元固定在下隔室111中。一个或多个通信模块可以设置在下隔室111内，以与计算单元通信来帮助计算单元和安装到所公开的系统100的其他组件之间的实时通信。所公开的系统100的上隔室115直接竖立在下隔室111的顶部，下隔室111的顶部变成上隔室115的底部，支撑其他模块的锚固件或定位件，例如压头130、可移动基座、相机或视觉子系统等。通常，上隔室115具有由限定多个平面空间、互连的边框和头部组成的金属框架116，其上安装有至少一个平板117以形成上隔室的侧壁。与框架116接合的至少一个平板117由诸如玻璃或丙烯酸塑料的透明材料制成，使得在上隔室内执行的活动或动作可以被用户直接观察或检查而无需实际打开上隔室115。在少数优选实施例中，上隔室的侧壁和顶部全部使用透光透明材料制造。类似于下隔室111，上隔室115具有至少一个侧壁118，其可铰接地打开以使用户能够获取安装在其中的部件或模块。

参考图2，可移动基座120是放置在上隔室115底部上方的板状结构。可移动基座120优选地由诸如钢或不锈钢的坚固金属构成以获得更长的使用寿命。可移动基座120的顶表面可以具有一个或多个紧固部件以固定位于其上的物体197。在一些实施例中，紧固部件可以是将物体197夹紧到可移动基座120的顶表面的张力夹。如图3所示，可移动基座120的顶表面可以承载限定将物体197置于其中的形状或构造的凹陷区域121。沿着凹陷区域121的凸起边缘122阻止放置的物体197的任何无意的侧向滑动，从而在整个放置过程中确保其中固定的物体197的适当固定。置于凹陷区域121中的物体197可以基本上不与可移动基座120的表面123接触，而是通过一对伸出的立柱124略微离开悬垂在凹陷区域121的表面123上方。在一些实施例中，多个切口125可以从凹陷区域121侧向延伸出来。这些切口125在凹陷区域121附近提供额外的空间以手动或通过其他提升工具提升物体197，例如笔记本电脑的键盘和/或底盘。可移动基座120的下面或侧面可以耦合到一个或多个马达126、127。马达126、127驱动基座120相对于压头130的X轴和Y轴运动，以抵消计算的相对偏差。X轴和Y轴是在水平面彼此垂直的两个轴。对于几个实施例，可移动基座120可从马达126、127移除以更换。在这些实施例中，具有不同尺寸或形状的凹陷区域121的可移动基座120是可交换的。此外，可移动底座120在角落处具有一个或多个孔或标记128，作为在放置操作之前校准所公开的系统100的基准标记。重要的是，应当注意，通过当前公开的系统100抵消偏差的可获得的调节程度或精细度在很大程度上取决于所采用的马达126、127可实现的最精细的可移动距离。

根据其他实施例，所公开的系统100的压头130可以在第一位置和第二位置之间移动或移位，分别用于拾取销钉193和将拾取的销钉193插入或穿入到物体197中，所述物体197可以是键盘，底盘等。图4示出了与按压马达134一起安装在固定平台133上的压头130的一个实施例，所述按压马达134驱动压头130的垂直运动以放置和拾取销钉193。在所公开的系统100中可以实现二次马达(未示出)或机构以将压头130从第一位置转动或移动到第二位置，反之亦然。其上安装有压头130的平台133将压头130悬挂在可移动基座120或装配到可动基座120上的物体197的上方。对于一些实施例，压头130的力的大小和/或移动距离可以通过与计算单元连接的用户界面或控制面板来控制。物体197和对象二者的命令和/或物理属性可以提供给计算单元以帮助在所公开的系统100中的放置动作。优选地，压头130能够在拾取尖端131处生成足够的真空吸力将定向的销钉193从进料模块160中提出。在这些实施例中压头130连接到一个或多个真空泵以适应地施加吸力。同样，产生的吸力的大小可以响应于物体或销钉193的尺寸和重量而变化。

如图4所示，所公开的系统100具有与平台上的压头130一起安装的第一相机或视觉子系统140、照明部件153和光学组件152。如前面的描述那样，第一相机或视觉子系统140设置为捕获第一图像181，其具有形成在物体197上的目标孔196的平面视图。在多个实施例中，第一相机或视觉子系统140置于压头130旁边。与压头130相邻，第一相机或视觉子系统140或至少第一相机或视觉子系统140的图像传感器可能不沿着垂直平面与目标孔196对准。因此，照明部件153和光学组件152被结合到其中以实现第一图像181的捕获。特别地，照明部件153向目标孔196提供足够的照明。光学组件152设置为能够收集从目标孔196周围的物体197的表面反射的部分光，并将收集的光偏转到第一相机或视觉子系统140以形成第一图像181。在一些实施例中，第一相机或视觉子系统140、照明部件153和光学组件152的位置相对于物体197或压头130可调节，但优选地在整个放置过程中保持静止。

图5描述了用于将物体或销钉193恒定地供给到压头130的进料模块160的一个实施例。更具体地，进料模块160包括具有中空顶部162的进料碗161，用于接收来自料仓163的多个销钉193。存储销钉193的料仓163占据相对高于进料碗161的位置，其中百叶阀连接到斜槽164的一端。斜槽的另一端终止于进料碗161的中空顶部162。一旦所公开的系统100打开百叶阀，销钉193将在重力影响下从料仓163向下流入进料碗161。进料碗161设置成通过在螺旋传送带上移动销钉193来将销钉193排成单个队列。传送带在进料碗161螺旋地向外及向上。传送带的轨道逐渐升高变窄，直到仅一个销钉193能穿过传送带进入连接梭子165。更具体地说，传送带上同时装载的其他销钉193将从传送带的上部轨道中缓慢地放回到下部轨道或进料碗161中。在梭子165处，线性振动器与移动销钉193的路径相交。线性振动器以预定频率沿着水平面搅动或重复地摇动，以试图将销钉193翻转、转向或定向成正确的配置或取向，然后最终由压头130拾取。通过传送带和线性振动器，进料模块160能够传送预定取向的将被压头130拾取的销钉193。

在从进料模块160拾取销钉193之后，压头130切换回固定销钉193的第二位置，并且使得固定的销钉193放置在孔196中。适配第二位置将压头130和固定的销钉193暴露到第二相机或视觉子系统150，其配置为相对于压头130和销钉193的两个不同侧视图捕获第二图像182和第三图像183，每个侧视图来自彼此垂直的有利位置。在此为了简明起见，对于第二图像182和第三图像183的有利位置分别称为主要有利位置和侧向有利位置。以类似于捕获第一图像181的方式，所公开的系统100具有用于照亮压头130和固定的销钉193的照明组件153和用于将第三图像183呈现在第二相机或视觉子系统150的传感器上的光学组件152。具体地，所公开的系统100将第二相机或视觉子系统150设置在对应于主要有利位置处，其中从压头130和销钉193反射的光将传播然后落在第二相机或视觉子系统的传感器以创建其第二图像182。在一些实施例中，光学组件152可以位于主要有利位置，而不是第二相机或视觉子系统150，但是以某种方式操纵以使得将落在其上反射的第二图像182的至少一部分光偏转到第二相机或视觉子系统150的传感器的至少一部分上。同样，相同或不同的光学组件152可以布置在压头130周围的侧向有利位置处，聚集部分反射光并将聚集的光引导到第二相机或视觉子系统150以通过第二相机或视觉子系统150的传感器产生第三图像183。对于多个实施例，与第二相机或视觉子系统150一起使用的照明部件153和光学组件152可以是与第一相机或视觉子系统140同时使用的装置之外的一组或多组装置。此外，所公开的系统100的其他实施例可以仅使用单个光学组件152用于收集反射光并将收集的光引导到第一相机140和第二相机或视觉子系统150。

可以将第二相机或视觉子系统150的相同传感器分成两个单独的区域，每个区域分别接收指示第二图像182和第三图像183的反射光。在这些实施例中，第二相机或视觉子系统150能够同时在单个组合图像中显示两个有利位置的第二图像183和第三图像183。第二图像182、第三图像183和/或组合图像随后由计算单元分析，以计算并确定固定的销钉193相对于物体197上的孔196的偏差。图7示出了组合图像的一种形式。

根据本公开的数个实施例，在对销钉193进行作业或放置对象之前系统100可以经过一系列校准和系统100检查。所公开的系统100参照用于校准系统100和/或部件的标记或校准参考点适当地对准或调整相机或视觉子系统和压头130。如上所述，这样的校准参考点之一设置在可移动基座120上。所公开的系统100中的校准检查确保随后的图像捕获和偏差计算总是与一组预定标准相关联。例如，使用携带多个预先设置的孔的一个或多个测试矩阵来校准第一相机或视觉子系统140，第一相机或视觉子系统140将沿着X轴和Y轴移位以找到每个孔的中心。优选地，第一相机或视觉子系统140在校准步骤期间发现并将捕获的第一图像181的中心与在测试矩阵的预先设置的孔对齐。通过运行校准步骤和由第一相机或视觉子系统140捕获的图像，所公开的系统100设置为确定X轴和由第一相机或视觉子系统140产生的图像中的X方向，确定Y轴和由第一相机或视觉子系统140产生的图像中的Y方向，确定由第一相机或视觉子系统140产生的图像中沿着X轴和/或Y轴每预定距离的像素数，以及建立图像中的像素与物体197在X轴和Y轴上的平面距离之间的对应关系。

类似地，可以使用沿Z轴、高度或垂直轴的一个或多个测试矩阵以类似的方式校准第二相机或视觉子系统150。第二相机或视觉子系统150的测试矩阵可以由以预定方式布置的多个销钉193组成。所公开的系统100将第二相机或视觉子系统150沿Z轴移动或移位到测试矩阵上的销钉193的位置。第二相机或视觉子系统150随后捕获销钉193的相关图像，以识别所获取的图像中的销钉193的中心轴线。基于获得的图像，所公开的系统100优选地确定Z轴和图像的Z方向之间的角度，并且建立图像中的像素与Z轴上的平面距离之间的对应关系。

如上所述，所公开的系统100基于提供给计算单元和/或由计算单元分配的X值和Y值的相对坐标来找到物体197上的孔196的位置。这些值与销钉193将被插入的指定孔196的位置相关。计算单元优选地处理这些值以进一步用于相机或视觉子系统和/或压头130，从而精确定位物体197上的孔196的实际位置或真实世界坐标。例如，可以使用以下公式1和2来计算物体197的孔196在物体197表面的X轴和Y轴上的真实世界坐标或实际坐标：

公式1

X轴上的实际坐标＝X-值–(cos(A1)*X-值+sin(A1)*X-值)，其中A1是角位移

公式2

Y轴上的实际坐标＝Y-值–(cos(A1)*Y-值-sin(A1)*Y-值)，其中A1是角位移

使用类似的公式可以容易地识别目标孔196的位置。一旦知晓真实世界位置或坐标，所公开的系统100移动可移动基座120以使目标孔196位于第一相机或视觉子系统140的视场下和视场内。第一相机或视觉子系统140获取目标孔196的第一图像181。在图6中可以看到由本公开的一个实施例取得的样本第一图像181。从获取的第一图像181中，计算单元确定孔196的中心195和第一图像181的中心。图像的中心可被认为是所公开的系统100的基准标记或参考点，以测量和确定目标孔196是否偏离了物体197上的假定位置。在所获取的第一图像181的中心与目标孔196的中心重合的情况下，所公开的系统100或计算单元识别出目标孔196没有偏离或偏移期望位置，因此不采用进一步动作以获得用于校正销钉193位置的偏移度。否则，计算单元认为目标孔196中存在偏移或偏差，并且继续计算偏离度或偏移。优选地，从第一图像181的中心和目标孔196的中心中的每一个中选择中心像素，以用于计算跨越其间的像素数量。在一些实施例中，所公开的系统100记录这些中心像素的相对和/或实际坐标。具体地，通过确定孔196的中心195和第一图像181的中心沿着X轴之间在第一图像181中间隔的像素数量来计算目标孔196在X轴上的任何偏移或偏差，并且第一图像181中的每个像素对应于预定的长度单位。以类似的方式，通过确定孔196的中心195和第一图像181的中心沿着Y轴之间在第一图像181中间隔的像素数量来计算孔196在Y轴上的偏移，并且第一图像181中的每个像素对应于已知的长度单位。通过将像素差的数量与每像素的预定长度单位相乘可以容易地计算沿着X轴和Y轴的目标孔196所需的放置补偿。然而，所公开的系统100可以采用其他可行的方法来生成目标孔196所需的放置补偿，而不限于上述方法。

同时，所公开的系统100引导第二相机或视觉子系统150取得压头130和固定在其上的销钉193的第二图像182和第三图像183。图7是由具有第二图像182和第三图像183的计算单元生成的组合图像的示例。组合图像可以呈现在显示器上，使得在通过计算单元执行的图像分析步骤之外，系统100的用户可以手动检查销钉193和压头130的相对布置或偏移。重要的是，应当注意，第二图像182和第三图像183分别指示销钉193相对于压头130的中心轴线199，或更准确地说，压头130的尖端131，在X轴和Y轴上的偏差。如上所述，所公开的系统100可以在校准步骤期间确定压头130的中心轴线199。固定的销钉193的偏移或偏差可以通过使用捕获的固定的销钉193的第二图像182和第三图像183计算固定的销钉193的中心轴线和压头130的中心轴线199之间的距离差来获得。具体地，通过确定压头130固定的销钉193的中心轴线与第二图像182中的压头130的中心轴线199之间的间隔距离来计算销钉193在X轴上的偏移。压头130的中心轴线199可以是压头130的预定中心线。类似地，通过确定压头130固定的销钉193的纵向中心和相对于第三图像183中压头130预定的中心线之间的间隔距离来计算销钉193在Y轴上的偏移。沿着X轴和/或Y轴偏离的距离可以依靠两个中心轴线之间间隔的像素数量来计算。例如，所述距离可以通过识别压头130固定的销钉体195的中心线和相对于压头130预定的中心线之间间隔的像素数量来确定。其他的实施例可以通过应用于启用计算单元的图像的基准标记来计算偏差或偏移。重要的是，应当注意，按照一组预定的指令或标准，计算单元分别对第一、第二和/或第三捕获图像进行单独分析。由所公开的系统100捕获的图像并没有如大多数相关技术中所提供的那样被相互叠加。

根据更优选的实施例，所公开的系统100还包括显示器190，显示用户界面以供用户配置系统100。用户界面的特征可以在于显示压头130和/或目标孔196的捕获图像或实时视频以允许仔细检查销钉193和孔196。显示器190经由通信模块与计算单元耦合。计算分析或读取数据的至少一部分与来自计算单元的图像或视频一起输入到显示器190。此外，在其他实施例中，显示器190可触摸的，从而可以直接从用户接收触觉输入以相应地配置系统100。

根据数个实施例，所公开的系统100还可以包括高度扫描模块，用于相对于物体197的相邻平面检测或确定插入的销钉193的销钉头194的高度。具体地，所公开的系统100或高度扫描模块包括能够发射激光束的激光传感器或光学传感器(未示出)，用于测量包括远离激光传感器或光学传感器的销钉头194的物体197的表面201上的一个或多个平面点的相对距离。相应地，计算单元配置为通过激光传感器或光学传感器使用通过激光传感器或光学传感器获得的测量结果得出插入的离散销钉193的销钉头194相对于物体197的相邻表面201的相对高度。

对于多个实施例，高度扫描模块可以利用第一相机或视觉子系统140来获取销钉头194和相邻平面201的图像，以计算其相对高度或距离。因此，所公开的系统100可以运行一系列校准步骤以补偿从激光传感器或光学传感器射出的激光束的中心与第一相机或视觉子系统140的中心(由第一相机或视觉子系统捕获的图像的中心)之间间隔的距离。用于高度扫描模块的第一相机或视觉子系统140的校准可以以与用于放置模块的校准步骤类似或基本类似的方式执行。对于少数实施例，激光中心的校准步骤包括：获知B个数据点，检测所有B个数据点的基本读取值，确定读取值超过标准值的数据点的指数，平均该指数以找到中心指数，将中心指数与阈值范围进行比较，只要中心指数在阈值范围内则完成校准，或者移动可移动基座120直到获得的中心指数在阈值范围内。在进行相对高度测量之前，中心指数可以用作将激光传感器或光学传感器与目标销钉头194和/或相邻平面201正确对准的推荐值。计算单元可以确定成像的和实际的销钉头194的直径之间的分辨率的公差，并且如果公差超过可接受的水平则可能需要进一步校准。在继续测量相对高度之前，必须识别或知晓激光传感器或光学传感器沿X轴和Y轴相对于物体197或销钉头194的分辨率、间距或最小位移距离。例如，图8a所示的目标孔196沿着X轴和Y轴的间距或分辨率分别为0.0175mm和0.02mm，距离A为2mm。用于将激光传感器或光学传感器与销钉头194对准的沿着X轴的计算的中心指数是2mm/0.0175mm，基本上对应于114。在一些实施例中，Y轴的中心指数可以按照相同的方式生成。在图8a所示的示例中，目标销钉头194的中心指数设定为(114,150)。

基于获取的中心指数，高度扫描模块在计算单元的帮助下，选择集中围绕计算的中心指数的销钉头194上的限定区域。获取关于销钉头194在限定区域内相对于激光传感器或光学传感器的相对距离的多个读数，并将其平均以最终产生更精确的读数作为销钉头194的中心距离。同时，计算单元配置为从邻近销钉头194的物体197的表面采样N个平面区域203。图8b示出了描绘四个平面区域203a-d的图像，所述平面区域可由计算单元采样以识别这些采样的平面区域203a-d相对于激光传感器或光学传感器的距离。如图8c所示，对于与销钉头194相邻的横截面进行采样，所公开的系统100首先需要确定感兴趣的区域或部分在X轴和Y轴上的中心指数，其为直接位于销钉头194侧面的截面位置。更具体地，与采样的横向平面部分对准的激光传感器或光学传感器的X轴中心指数与销钉头194的中心的X轴中心指数相同，或对应于参考上面示例的114。此外，沿着Y轴的采样的横向区域的中心指数等于销钉中心的Y轴中心指数——销钉头194的中心的实际距离和激光传感器或光学传感器沿着Y轴的横向面积/分辨率。再次参考上述示例，当销钉193的中心的Y轴中心指数为150时，横向区域的Y轴中心指数为50，并且激光传感器或光学传感器的实际距离和Y轴分辨率分别为2mm和0.02mm。在确定了横截面的中心指数的情况下，计算单元进一步限定平面横向区域，在其中获取多个读数并对其进行平均以获得采样的横向平面区域203a与激光传感器或光学传感器间隔开的距离。可以通过计算采样的横向平面区域203a的平均距离与销钉头194的中心距离之间的距离差来建立销钉头194相比于采样的横向平面区域203a的相对高度。

这里使用参考图8d的上述参考模型说明在本公开中实现的采样销钉头194下面部分的距离读数的进一步方法。同样地，首先确定底部的X轴和Y轴的中心指数。优选地，底部的Y轴的中心指数保持与销钉头194的中心相同。底部的Y轴的中心指数为150。相反，沿X轴采样的底部区域的中心指数必须通过将销钉193的X轴中心指数和分数值相加进行计算，所述分数值通过将销钉头194的中心和底部区域的实际距离除以激光传感器或光学传感器沿X轴的分辨率获得。再次参考上述示例，当销钉头194的X轴中心指数为114时，底部区域的X轴中心指数为228，并且激光传感器或光学传感器的实际距离和Y轴分辨率分别为2mm和0.0175mm。建立底部的中心指数后，计算单元继续定义平面底部区域，在其中获取多个读数并对其进行平均以得到采样的底部平面区域203c与激光传感器或光学传感器间隔开的距离。通过计算采样的底部平面区域203c的平均距离与销钉头194的中心距离之间的距离差，生成销钉头194相比于采样的底部平面区域203c的相对高度。简言之，本公开的计算单元还配置为确定离散销的销钉193的销钉头194的中心距离，从销钉头194相邻的表面采样N个平面区域203a-d，在每个采样的平面区域203a-d的中心内部和周围采样P个平面点，测量每个采样的平面点的距离，通过对平面区域203a-d内的采样的平面点的测量距离进行平均来确定每个采样的平面区域的距离，对采样的平面区域203a-d的确定距离进行平均，并且通过计算采样的平面区域203a-d的平均距离与销钉头194的中心距离之间的距离差获得销钉头194的相对高度。对于少数实施例，P和/或N是不小于2的整数，以便所公开的系统100在放置动作之后获得相对于物体197的相邻平坦表面的销钉194的伸出度的更精确的测量或读数。

本公开的特定实施例的各方面解决了与现有的自动装配系统或机器相关联的至少一个方面、问题、限制和/或缺点。虽然在本公开中已经描述了与某些实施例相关联的特征、方面和/或优点，但是其它实施例也可以展示这样的特征、方面和/或优点，并且并非所有实施例都必须展示出这样的特征、方面和/或优点以落入公开的范围。本领域普通技术人员将理解，上述公开的结构、部件或其替代物中的数种可以组合到替代结构、部件和/或应用中。此外，在本公开的范围内本领域普通技术人员可以对公开的各种实施例进行各种修改、改变和/或改进，本公开的范围仅由所附权利要求书限制。

Claims (12)

1.一种用于将销钉放置在形成在物体上的至少一个孔中的系统，所述销钉包括销钉头和销钉体，所述系统包括：

可移动基座，在所述可移动基座上放置有具有携带所述孔的表面的所述物体；

压头，用于固定所述销钉并将固定的销钉插入所述物体上的所述孔中；

第一视觉子系统，安装以捕获示出所述物体上所述孔的平面布置的第一图像；

第二视觉子系统，安装有光学组件以捕获第二图像和第三图像，所述第二图像和第三图像能够分别从两个有利位置示出相对于所述压头的中心轴线的所述固定的销钉的中心轴线，所述有利位置在垂直平面中基本上相互垂直；

以及计算单元，配置为：

分配由X值和Y值组成的相对坐标，所述相对坐标对应地指示所述孔在所述表面上的X轴和Y轴的实际位置，

计算所述X轴和所述Y轴上所述固定的销钉和所述孔之间的相对偏差，通过计算所述X轴上所述孔的偏移和所述销钉的偏移来计算所述X轴上的相对偏差，并且通过计算所述Y轴上所述孔的偏移和所述销钉的偏移来计算所述Y轴上的相对偏差，以及

在将所述固定的销钉插入所述孔之前，移动基座以校正或补偿计算的偏差的方式来调整所述物体。

2.根据权利要求1所述的系统，其中通过确定沿所述X轴的所述孔的中心和所述第一图像中心之间间隔的所述第一图像中的像素的数量来计算所述X轴上所述孔的偏移，并且所述第一图像中的每个像素对应于预定的长度单位。

3.根据权利要求1所述的系统，其中通过确定沿所述Y轴的所述孔的中心和所述第一图像中心之间间隔的所述第一图像中的像素的数量来计算所述Y轴上所述孔的偏移，并且所述第一图像中的每个像素对应于已知的长度单位。

4.根据权利要求1所述的系统，其中通过确定由所述压头固定的所述销钉的纵向中心与相对于所述第二图像中的所述压头预定的中心线之间间隔的距离来计算所述销钉在所述X轴上的偏移。

5.根据权利要求1所述的系统，其中通过确定由所述压头固定的所述销钉的纵向中心与相对于所述第三图像中的所述压头预定的中心线之间间隔的距离来计算所述销钉在所述Y轴上的偏移。

6.根据权利要求4或5所述的系统，其中通过识别由所述压头固定的销钉体的中心线和相对于所述压头预定的中心线之间间隔的像素数量来确定所述距离。

7.根据权利要求1所述的系统，还包括提供配置所述系统的用户界面的显示器。

8.根据权利要求1所述的系统，还包括进料模块，所述进料模块能够将预定方向的销钉传送至被所述压头拾取。

9.根据权利要求1所述的系统，其中捕获的图像不会被相互重叠。

10.根据权利要求1所述的系统，还包括光学传感器，用于测量远离所述光学传感器的所述物体的所述表面上的一个或多个平面点的相对距离，并且所述计算单元配置为通过所述光学传感器获得插入的离散销钉的销钉头相对于所述物体的相邻表面的相对高度。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述计算单元还配置为：确定所述离散销钉的所述销钉头的中心距离，从与所述销钉头相邻的表面采样N个平面区域，在每个采样的平面区域的中心内和中心周围采样P个平面点，测量每个采样的平面点的距离，通过对所述平面区域内的所述采样的平面点的测量距离进行平均来确定每个采样的平面区域的距离，对确定的所述采样的平面区域的距离进行平均，以及通过计算所述采样的平面区域的平均距离和所述销钉头的中心距离的距离差来获得所述销钉头的所述相对高度。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述P和/或N是不小于2的整数。

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