CN109459627B - 一种机器人化触控笔测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于触控笔测试领域，并具体公开了一种机器人化触控笔测试装置及方法，包括工作台单元、设置在工作台单元上的操作臂及与操作臂相连的夹持测试单元，夹持测试单元包括压力测试机构及连接于压力测试机构的功能键按压机构，压力测试机构包括安装法兰、外套筒、内套筒、弹簧、压力传感器和三爪卡盘组件，外套筒套装在安装法兰和内套筒外部，弹簧和压力传感器设于外套筒内部，并位于安装法兰和内套筒之间，弹簧设于安装法兰底部，并与压力传感器的上端相连，压力传感器下端与内套筒相连，三爪卡盘组件安装在内套筒下端。所述方法采用上述装置进行触控笔的测试。本发明可实现触控笔的多姿态触控测试，具有自动化程度高、测试效率高等优点。

Description

一种机器人化触控笔测试装置及方法

技术领域

本发明属于触控笔测试领域，更具体地，涉及一种机器人化触控笔测试装置及方法。

背景技术

触控笔是人-计算机交互的重要媒介，使用者通过按压触控笔身上的功能按钮和/或在触摸屏上滑动、点击触控笔笔尖，完成与带有触摸屏的信息处理装置(如平板电脑、手机等)的交互信息输入。

触控笔在生产过程中需要进行严格质量测试，以保证触控笔的稳定性。其中，笔尖的压力测试和笔身按钮按压测试是最为重要的测试环节。现有的技术对触控笔进行测试，大多是通过人工测试及人工判断的方式进行，存在效率低且准确性差的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种机器人化触控笔测试装置及方法，通过对关键组件如夹持测试单元的结构及具体布置方式的研究和设计，可实现触控笔的多姿态触控测试，具有自动化程度高、测试效率高，人力资源成本低等优点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种机器人化触控笔测试装置，其包括工作台单元、设置在工作台单元上的操作臂以及与操作臂相连的夹持测试单元，其中，所述夹持测试单元包括触控笔压力测试机构及连接于所述触控笔压力测试机构的触控笔功能键按压机构，所述触控笔压力测试机构包括安装法兰、外套筒、内套筒、弹簧、压力传感器和三爪卡盘组件，所述外套筒套装在所述安装法兰和内套筒的外部，其上端与所述安装法兰相连，下端与所述内套筒相连，所述弹簧和压力传感器设于外套筒的内部，并位于安装法兰和内套筒之间，该弹簧设于安装法兰的底部，并通过弹簧连接件与所述压力传感器的上端相连，该压力传感器的下端与所述内套筒相连，所述三爪卡盘组件安装在所述内套筒的下端，用于夹持待检测的触控笔。

作为进一步优选的，所述触控笔功能键按压机构包括按压轴向定位机构和电磁铁按压机构，所述电磁铁按压机构连接于所述按压轴向定位机构，所述按压轴向定位机构用于带动所述电磁铁按压机构运动，所述电磁铁按压机构用于按压触控笔上的功能键。

作为进一步优选的，所述按压轴向定位机构包括滚珠丝杠、主动滑块、滚珠丝杠滑槽、被动滑块和步进电机，所述滚珠丝杠穿过主动滑块并与主动滑块螺纹连接，其两端安装在滚珠丝杠滑槽上，所述被动滑块与滚珠丝杠滑槽滑动配合，并与所述主动滑块相连，所述步进电机安装在滚珠丝杠滑槽上，并与滚珠丝杠相连，用于带动滚珠丝杠转动，进而带动主动滑块及被动滑块沿着滚珠丝杠滑槽移动。

作为进一步优选的，所述电磁铁按压机构包括按压径向定位件、按压棒、轴、扭簧、铁块及电磁铁，其中，所述按压径向定位件安装在被动滑块上，并套装在待测触控笔的外部，其包括第一支杆和第二支杆，所述按压棒通过轴安装在按压径向定位件的第一支杆上，该按压棒与轴之间设置有扭簧，该按压棒远离第一支杆的一端上安装有铁块，所述第二支杆上设置有电磁铁，当电磁铁通电时，其吸引所述铁块，以带动按压棒向靠近触控笔的方向转动，接触并按压触控笔上的功能键，当电磁铁不通电时，扭簧驱动按压棒回到初始位置。

作为进一步优选的，所述三爪卡盘组件包括卡盘体、多个卡盘爪和夹紧螺栓，所述卡盘爪以滑动配合方式嵌入卡盘体内，所述夹紧螺栓旋转嵌入卡盘体内，通过转动夹紧螺栓，带动多个卡盘爪向卡盘体中心靠近或远离，以夹紧或松开触控笔。

作为进一步优选的，所述工作台单元包括工作台支撑面、直角支撑件、工作台面、横向滑块、横向导轨、竖向滑块以及竖向导轨，所述工作台面设置在所述工作台支撑面上，所述直角支撑件设于工作台支撑面上，并位于工作台面的旁侧，所述横向导轨设置在工作台支撑面上，其上滑动安装有横向滑块，该横向滑块用于在横向上将工作台面上的待触控设备压紧在直角支撑件上，竖向导轨设置在工作台支撑面上，其上滑动安装有竖向滑块，该竖向滑块用于在竖向上将工作台面上的待触控设备压紧在直角支撑件上。

按照本发明的另一方面，提供了一种机器人化触控笔测试方法，其采用所述的机器人化触控笔测试装置进行，包括如下步骤：

S1将触控笔放置在内套筒内，并使触控笔的功能键朝向按压棒；

S2拧紧夹紧螺栓，使卡盘爪夹持住触控笔，并使步进电机转动使得按压棒和所需按压的功能键处于同一水平面；

S3操作臂带动夹持测试单元运动以开始测试，在测试过程中，电磁铁通电对铁块产生磁力，以吸引铁块进而带动按压棒接触并按压所需按压的触控笔功能键，且在测试过程中通过压力传感器实时测量触控笔笔尖所受的轴向压力，并根据测得的轴向压力调节触控笔的位姿，使其达到所需的触控压力。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明设计的机器人化触控笔测试装置包括工作台单元、设置在工作台单元上的操作臂及与操作臂相连的夹持测试单元，通过操作臂带动夹持测试单元移动，进而带动触控笔在待触控平面上进行各种姿态的触控，提高了自动化程度及效率，降低了人力资源成本。

2.本发明提供的触控测试装置，其通过外套筒和内套筒的配合使得压力传感器只受触控笔的轴向力，进而使得压力传感器测量精度提高，防止了压力传感器受径向力而产生破坏。

3.本发明机器人化触控笔测试时通过三爪卡盘对触控笔身进行夹持，触控笔与触摸屏产生的轴向压力通过三爪卡盘和内套筒传递到压力传感器上，保证测试的精度和稳定性。

4.本发明通过按压轴向定位机构带动按压棒在轴向移动，通过按压径向定位件配合电磁铁实现按压棒的径向调整，以使得按压棒调整至所需按压的功能键位置处，并在电磁铁的磁力吸引下完成闭合，实现功能键的有效按压，具有结构简单、操作方便等优点。

附图说明

图1是本发明较佳实施方式提供的机器人化触控笔测试装置的结构示意图；

图2是图1的机器人化触控笔测试装置的夹持测试单元的结构示意图；

图3是夹持测试单元的触控笔压力测试机构的结构剖面图；

图4是夹持测试单元的触控笔压力测试机构的爆炸示意图；

图5是夹持测试单元的三爪卡盘组件的结构示意图；

图6是夹持测试单元的触控笔功能键按压机构的结构示意图；

图7是夹持测试单元的按压轴向定位机构的结构示意图；

图8是夹持测试单元的电磁铁按压机构的结构示意图；

图9是机器人化触控笔测试装置的工作台单元的结构示意图；

图10是机器人化触控笔测试装置的工作流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明实施例提供的一种机器人化触控笔测试装置，其特征在于，包括工作台单元3000、操作臂1000以及夹持测试单元2000，其中，夹持测试单元2000连接于操作臂1000执行末端，其用于触控笔的夹持、触控按键的按压和触控力的采集，操作臂1000连接于工作台单元3000，用于带动夹持测试单元2000在待触控设备上进行触控测试，工作台单元3000放置于水平地面上，用于夹持待触控设备和支撑整个测试装置。

如图2所示，夹持测试单元2000包括触控笔压力测试机构2100及连接于触控笔压力测试机构2100的触控笔功能键按压机构2200，触控笔压力测试机构2100用于测试触控笔笔尖所受的轴向力，触控笔功能键按压机构2200用于测试过程中功能键的按压。

如图3、图4所示，触控笔压力测试机构2100包括安装法兰2110、外套筒2150、内套筒2160、弹簧2120、压力传感器2140和三爪卡盘组件2170，该触控笔压力测试机构2100通过安装法兰2110安装在操作臂的执行末端，外套筒2150套装在安装法兰2110和内套筒2160的外部，其上端与安装法兰2110相连，下端与内套筒2160相连，该外套筒2150用于限制内套筒沿触控笔径向移动，防止对压力传感器产生径向压力。弹簧2120和压力传感器2140设于外套筒2150的内部，并位于安装法兰2110和内套筒2160之间，该弹簧2120与安装法兰2110的底部连接，并通过弹簧连接件2130与压力传感器2140的上端相连，通过设置弹簧，可在触控笔接触待测平面时起到缓冲作用，保护触控笔笔尖。压力传感器2140用于测试触控笔笔尖所受到的轴向(触控笔的轴向)压力，该压力传感器2140的下端与内套筒2160相连，三爪卡盘组件2170安装在内套筒2160的下端，用于夹持待检测的触控笔。

具体的，压力传感器2140以螺纹方式同心连接弹簧连接件2130，外套筒2150以螺纹方式同心连接安装法兰2110，内套筒2160以螺纹方式同心连接于压力传感器2140，内套筒2160与外套筒2150存在一定间隙。进一步的，安装法兰2110上开设有出气孔，使得外套筒2150、安装法兰2110和内套筒2160形成的空腔为与外界导通的非封闭空腔，进而避免气压对安装在该空腔内的压力传感器2140产生影响，保证测试的精度和准确性。

如图5所示，三爪卡盘组件2170包括卡盘体2171、卡盘爪2172、夹紧螺栓2173，卡盘爪2172以滑动配合方式嵌入卡盘体2171内，夹紧螺栓2173旋转嵌入卡盘体2171内。夹紧螺栓2173的螺纹与卡盘体2171内蝶形伞齿轮背面的平面螺纹相啮合，当顺时针转动夹紧螺栓2173时，蝶形齿轮转动，背面的平面螺纹同时带动三个卡盘爪2172向中心靠近，当逆时针转动夹紧螺栓2173时，背面的平面螺纹同时带动三个卡盘爪2172远离中心。

如图6所示，触控笔功能键按压机构2200包括按压轴向定位机构2210和电磁铁按压机构2220，电磁铁按压机构2220连接于按压轴向定位机构2210，按压轴向定位机构2210用于带动电磁铁按压机构2220做轴向(触控笔的轴向)运动，电磁铁按压机构2220用于按压触控笔的功能键。

如图7所示，按压轴向定位机构2210包括滚珠丝杠2213、主动滑块2215、滚珠丝杠滑槽2211、被动滑块2214和步进电机2216，滚珠丝杠2213穿过主动滑块2215并与主动滑块2215螺纹连接，滚珠丝杠2213两端安装在滚珠丝杠滑槽2211上，该滚珠丝杠滑槽2211固定在三爪卡盘组件2170的卡盘体2171上，以将按压轴向定位机构2210予以固定。被动滑块2214与滚珠丝杠滑槽2211滑动配合，并与主动滑块2215相连，步进电机2216安装在滚珠丝杠滑槽2211上，并与滚珠丝杠2213相连，该步进电机2216用于带动滚珠丝杠2213转动，进而带动主动滑块2215及被动滑块2214沿着滚珠丝杠滑槽2211移动。具体的，滚珠丝杠2213的两端通过轴承2212安装在滚珠丝杠滑槽2211上。

如图8所示，电磁铁按压机构2220包括按压径向定位件2221、按压棒2224、轴2222、扭簧2223、铁块2225及电磁铁2226，其中，按压径向定位件2221安装在被动滑块2214上，并套装在待测触控笔的外部，以此在步进电机2216的作用下，该按压径向定位件2221随着被动滑块2214沿着滚珠丝杠滑槽2211移动。所述按压径向定位件2221包括第一支杆和第二支杆，按压棒2224通过轴2222安装在按压径向定位件的第一支杆上，该按压棒2224与轴2222之间设置有扭簧2223，用于在电磁铁2226不通电时，驱动按压棒2224回到初始位置。按压棒2224远离第一支杆的一端上安装有铁块2225，第二支杆上设置有电磁铁2226，当电磁铁2226通电时，其吸引铁块2225，铁块2225带动按压棒2224绕着轴2222向靠近触控笔的方向转动，进而接触并按压触控笔上的功能键，此时扭簧被压缩，当电磁铁2226不通电时，扭簧2223回弹驱动按压棒2224回到初始位置。

如图9所示，工作台单元3000包括工作台支撑面3100、直角支撑件3200、工作台面3300、横向滑块3400、横向导轨3500、竖向滑块3600以及竖向导轨3700，工作台面3300设置在工作台支撑面3100上，直角支撑件3200设于工作台支撑面3100上，并位于工作台面3300的旁侧，横向导轨3500设置在工作台支撑面3100上，其上滑动安装有横向滑块3400，该横向滑块3400用于在横向(水平左右方向)上将工作台面3300上的待触控设备压紧在直角支撑件上，竖向导轨3700设置在工作台支撑面3100上，其上滑动安装有竖向滑块3600，该竖向滑块3600用于在竖向(水平前后方向)上将工作台面3300上的待触控设备压紧在直角支撑件上。

如图10所示，机器人化触控笔测试装置工作时，首先，将触控笔放置在内套筒2160内，并使触控笔的功能键朝向按压棒2224；然后，拧紧夹紧螺栓2173，使得卡盘爪2172夹持住触控笔，步进电机2216转动使得按压棒2224和所需要按压的功能键处于同一水平面；接着，操作臂1000带动夹持测试单元2000运动以开始测试，在测试过程中，电磁铁2226通电，对铁块2225产生磁力，吸引铁块带动按压棒接触并按压所需要按压的触控笔功能键，且在测试过程中实时采集压力传感器2140的信号，根据压力传感器2140的信号控制操作臂1000运动，以实现触控笔的力控制，使得触控笔按所需的触控力度触控待触控设备；最后，测试完成后，操作臂1000带动触控笔回到初始位置。具体的，例如可基于力位混合控制算法完成对触控笔的力闭环控制，其为现有常规控制方法，在此不赘述。

具体的，测试包括三种模式，分别为点触测试模式、旋转测试模式和写字测试模式，测试时选择一种测试模式，在点触测试模式时，确定触控力度、触控角度、触控次数和触控起始位置；在旋转测试模式时，确定触控力度、触控角度、笔旋转速度和触控起始位置；在写字测试模式时，确定需要测试的字、触控力度和触控起始位置；模式选定后，操作臂1000在对应测试模式参数下带动夹持测试单元2000运动以开始全自动化测试，测试过程中记录测试数据，包括时间-触控力曲线、触控次数、功能键按下次数等。例如在点触测试模式下，操作臂1000带动夹持测试单元2000运动，使得触控笔运动到触控起始位置，并使触控笔按所需的触控角度和触控力度开始测试。

本发明通过操作臂带动夹持测试单元运动，以在待触控设备上进行多姿态触控测试，测试过程中，按压轴向定位机构带动按压棒进行轴向运动，按压棒在电磁铁的磁力吸引下完成闭合，测试时通过力传感器的反馈，可实现触控笔的力控制，具有自动化程度高、测试效率高等优点。

本发明通过三抓卡盘完成对触控笔的精密夹持，通过力传感器完成触控笔轴向压力的采集，通过电磁铁和按压棒完成对触控笔功能键的测试。本发明的触控笔测试方法将触控笔通过夹持装置夹持在操作臂的末端，通过操作臂带动触控笔在待触控设备完成具有倾斜、垂直、旋转等姿态，点击触控、连续触控等方式的测试过程。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种机器人化触控笔测试装置，其特征在于，包括工作台单元(3000)、设置在工作台单元(3000)上的操作臂(1000)以及与操作臂(1000)相连的夹持测试单元(2000)，其中：

所述夹持测试单元包括触控笔压力测试机构(2100)及连接于所述触控笔压力测试机构(2100)的触控笔功能键按压机构(2200)，所述触控笔压力测试机构(2100)包括安装法兰(2110)、外套筒(2150)、内套筒(2160)、弹簧(2120)、压力传感器(2140)和三爪卡盘组件(2170)，所述外套筒(2150)套装在所述安装法兰(2110)和内套筒(2160)的外部，其上端与所述安装法兰(2110)相连，下端与所述内套筒(2160)相连，所述弹簧(2120)和压力传感器(2140)设于外套筒(2150)的内部，并位于安装法兰(2110)和内套筒(2160)之间，该弹簧(2120)设于安装法兰(2110)的底部，并通过弹簧连接件(2130)与所述压力传感器(2140)的上端相连，该压力传感器(2140)的下端与所述内套筒(2160)相连，所述三爪卡盘组件(2170)安装在所述内套筒(2160)的下端，用于夹持待检测的触控笔；

所述触控笔功能键按压机构(2200)包括按压轴向定位机构(2210)和电磁铁按压机构(2220)，所述电磁铁按压机构(2220)连接于所述按压轴向定位机构(2210)，所述按压轴向定位机构(2210)用于带动所述电磁铁按压机构(2220)运动，所述电磁铁按压机构(2220)用于按压触控笔上的功能键。

2.如权利要求1所述的机器人化触控笔测试装置，其特征在于，所述按压轴向定位机构(2210)包括滚珠丝杠(2213)、主动滑块(2215)、滚珠丝杠滑槽(2211)、被动滑块(2214)和步进电机(2216)，所述滚珠丝杠(2213)穿过主动滑块(2215)并与主动滑块(2215)螺纹连接，其两端安装在滚珠丝杠滑槽(2211)上，所述被动滑块(2214)与滚珠丝杠滑槽(2211)滑动配合，并与所述主动滑块(2215)相连，所述步进电机(2216)安装在滚珠丝杠滑槽(2211)上，并与滚珠丝杠(2213)相连，用于带动滚珠丝杠(2213)转动，进而带动主动滑块(2215)及被动滑块(2214)沿着滚珠丝杠滑槽(2211)移动。

3.如权利要求1所述的机器人化触控笔测试装置，其特征在于，所述电磁铁按压机构(2220)包括按压径向定位件(2221)、按压棒(2224)、轴(2222)、扭簧(2223)、铁块(2225)及电磁铁(2226)，其中，所述按压径向定位件(2221)安装在被动滑块(2214)上，并套装在待测触控笔的外部，其包括第一支杆和第二支杆，所述按压棒(2224)通过轴(2222)安装在按压径向定位件的第一支杆上，该按压棒(2224)与轴(2222)之间设置有扭簧(2223)，该按压棒(2224)远离第一支杆的一端上安装有铁块(2225)，所述第二支杆上设置有电磁铁(2226)，当电磁铁(2226)通电时，其吸引所述铁块(2225)，以带动按压棒(2224)向靠近触控笔的方向转动，接触并按压触控笔上的功能键，当电磁铁(2226)不通电时，扭簧(2223)驱动按压棒(2224)回到初始位置。

4.如权利要求1-3任一项所述的机器人化触控笔测试装置，其特征在于，所述三爪卡盘组件(2170)包括卡盘体(2171)、多个卡盘爪(2172)和夹紧螺栓(2173)，所述卡盘爪(2172)以滑动配合方式嵌入卡盘体(2171)内，所述夹紧螺栓(2173)旋转嵌入卡盘体(2171)内，通过转动夹紧螺栓(2173)，带动多个卡盘爪(2172)向卡盘体(2171)中心靠近或远离，以夹紧或松开触控笔。

5.如权利要求1-3任一项所述的机器人化触控笔测试装置，其特征在于，所述工作台单元(3000)包括工作台支撑面(3100)、直角支撑件(3200)、工作台面(3300)、横向滑块(3400)、横向导轨(3500)、竖向滑块(3600)以及竖向导轨(3700)，所述工作台面(3300)设置在所述工作台支撑面(3100)上，所述直角支撑件(3200)设于工作台支撑面(3100)上，并位于工作台面(3300)的旁侧，所述横向导轨(3500)设置在工作台支撑面(3100)上，其上滑动安装有横向滑块(3400)，该横向滑块(3400)用于在横向上将工作台面(3300)上的待触控设备压紧在直角支撑件上，竖向导轨(3700)设置在工作台支撑面(3100)上，其上滑动安装有竖向滑块(3600)，该竖向滑块(3600)用于在竖向上将工作台面(3300)上的待触控设备压紧在直角支撑件上。

6.一种机器人化触控笔测试方法，其采用如权利要求1-5任一项所述的机器人化触控笔测试装置进行，其特征在于，包括如下步骤：

S1将触控笔放置在内套筒(2160)内，并使触控笔的功能键朝向按压棒(2224)；

S2拧紧夹紧螺栓(2173)，使卡盘爪(2172)夹持住触控笔，并使步进电机(2216)转动使得按压棒(2224)和所需按压的功能键处于同一水平面；

S3操作臂(1000)带动夹持测试单元(2000)运动以开始测试，在测试过程中，电磁铁(2226)通电对铁块(2225)产生磁力，以吸引铁块进而带动按压棒接触并按压所需按压的触控笔功能键，且在测试过程中通过压力传感器(2140)实时测量触控笔笔尖所受的轴向压力，并根据测得的轴向压力调节触控笔的位姿，使其达到所需的触控压力。

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