CN111812442A - 连接器插针缩针检测装置及检测方法 - Google Patents

连接器插针缩针检测装置及检测方法 Download PDF

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CN111812442A CN202010756227.4A CN202010756227A CN111812442A CN 111812442 A CN111812442 A CN 111812442A CN 202010756227 A CN202010756227 A CN 202010756227A CN 111812442 A CN111812442 A CN 111812442A
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罗桂平
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Abstract

本发明涉及一种连接器插针缩针检测装置，包括上位机；三维移动机构，与上位机电连接；缩针检测机构，与三维移动机构相连接；夹紧机构，设置在缩针检测机构的一侧；视觉定位机构，相对于夹紧机构设置并与上位机电连接，检测连接器中各插针的位置；缩针检测机构包括插针检测探头、用于驱动插针检测探头施力的驱动机构、连接在驱动机构的驱动端与插针检测探头之间的压力传感器、用于检测插针回缩距离的位移检测机构，所述驱动机构、压力传感器、位移检测机构分别与上位机电连接。本发明还涉及连接器插针缩针检测方法。该连接器插针缩针检测装置及方法，能实时获取作用在插针上的作用力的大小，更精准的控制对插针的作用力，提高了检测结果的准确性。

Description

连接器插针缩针检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及一种连接器插针缩针检测装置，还涉及一种连接器插针缩针检测装置的检测方法。
背景技术
连接器安装是将连接器的插针插入连接器头部安装孔中，插针尾部有倒刺结构，当安装到位后，会卡在连接器头部安装孔中，使得插针不会脱落。因此连接器的安装主要就是有两点要求，一个是插针必须安装到位，还有一个就是要能承受一定的推力。如果插针没有安装到位，那么倒刺结构就不会起作用，就不能承受一定的推力并且也不能与其连接的器件很好的接触。如果插针不能承受一定的推力，那么在实际的使用过程中，当他与其他器件连接的时候，插针就会后退缩回，从而导致无法很好的接触。因此插针是否安装到位和能否承受一定的推力是检验一个连接器是否合格的关键指标。在现有的技术中，无法对上述两项指标进行同时检测，从而导致在实际使用过程中连接器失效。
在现有的技术中，主要采取手工工具对插针进行测试。工人手拿工具依次对各插针进行测试，如果在达到手工工具设定力之前，发现插针缩回的现象，那么就认为该插针不合格。在实际的生产过程中，采用这种方法仍然无法避免插针不合格产品流出的现象发生。首先，插针是否缩回完全凭借工人的感觉，没有定量。有时候只缩回量很小，但是工人没有感觉到，导致不合格产品流出。其次，对于插针数量较多的产品，经常会漏掉对某些插针进行测试，导致不合格品流出。另外，对于某些手部力量较大的员工，在达到工具设定力矩的时候，没有注意到工具所发出的提示声音，而继续对插针进行测试，从而导致原本合格的产品出现损坏，从而导致不合格品流出。
公开号为CN110793966A(申请号为201911081714.9)的中国发明专利申请《航空电连接器接触件缩针自动化检测装置及其检测方法》，其中公开的航空电连接器接触件缩针自动化检测装置能够对连接器接触件缩针进行自动检测，其中的缩针探测机构依次接触待测电连接器上的每个插针，给每个插针施加恒力，同时获得每个插针的位移值，将位移值上传至上位机，上位机根据位移值生成测量表格，并根据位移值判断插针是否发生缩针现象，完成自动化检测过程。该缩针探测机构具体包括电感传感器、弹力装置和测头，在电感传感器的基础上增加外圈的弹力装置，利用三维导轨的移动来给定弹力装置固定的压缩量，以提供给探头恒定的推力。工作过程中如果发生缩针现象，电感传感器示数的变化能够被上位机检测并给出缩针长度的判断。弹力装置的作用为：根据弹力装置的形变量可以计算出施加的恒力值的大小，进而可以控制三维移动机构的进给量。但是在实际工作过程中，作用的恒力是依靠压缩弹力装置的弹性变形产生的，弹性变形产生力的稳定性比较差，并且在长期使用过程中有可能因为压缩弹力装置自身的性能变化而使得对应进给量产生的恒力大小发生变化，整个工作过程中无法确切的确认具体施加力的大小，即无法保证施加的力为设定的恒力。另外，三维移动机构的进给量是否标准也无法确认。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够实时检测对插针施力大小，进而使得对插针的施力更加准确，提高测试结果准确性的连接器插针缩针检测装置。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够有效控制施力，避免施力过大而损坏插针，并且能够给出准确的插针缩针检测结果的连接器插针缩针检测方法。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种连接器插针缩针检测装置，包括
上位机；
三维移动机构，与上位机电连接；
缩针检测机构，与三维移动机构相连接，在三维移动机构的驱动下进行移动；
其特征在于：还包括
夹紧机构，设置在缩针检测机构的一侧，用于固定待检测的连接器；
视觉定位机构，相对于夹紧机构设置并与上位机电连接，用于检测连接器中各插针的位置；
所述缩针检测机构包括插针检测探头、用于驱动插针检测探头施力的驱动机构、连接在驱动机构的驱动端与插针检测探头之间的压力传感器、用于检测插针回缩距离的位移检测机构，所述驱动机构、压力传感器、位移检测机构分别与上位机电连接。
优选地，所述位移检测机构包括固定设置在插针检测探头上的基准件，以及相对于基准件设置的位移传感器，所述位移传感器与上位机电连接。
作为改进，所述缩针检测机构设置在一个安装板上，所述安装板与三维移动机构相连接；
所述驱动机构能够驱动插针检测探头相对于安装板进行移动，所述位移传感器固定设置在安装板上，所述基准件设置在插针检测探头的一侧。
优选地，所述位移传感器为激光位移传感器。
为了更准确的获取连接器中各插针的准确位置，所述视觉定位机构和夹紧机构分别设置在缩针检测机构的两端。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种连接器插针缩针检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将待检测的连接器放置在夹紧机构的设定位置处，并控制夹紧机构夹紧连接器；
S2、控制视觉定位机构对连接器进行拍照，进而获取连接器中各插针的位置；
S3、控制三维移动机构动作，进而带动插针检测探头移动至对准连接器中一个插针的位置；
S4、控制驱动机构进行动作，驱动插针检测探头对插针施加作用力，并实时获取对插针施加作用力的压力数据F以及通过位移检测机构获取插针的回缩距离数据L；
S5、实时的将压力数据F与设定的推力阈值F0进行比较，实时的将回缩距离数据L与设定的回缩距离阈值L0进行比较；
判断F是否达到F0，如果是则进行S6，如果否则进行S7；
S6、控制驱动机构停止工作，同时判断是否L＞L0；
如果是则判断该插针出现缩针的情况，如果否则判断该插针安装合格；
S7、判断L是否达到L0；
如果是，则控制驱动机构停止工作，同时判断该插针出现缩针的情况；
如果否，继续加大对插针施加的压力，并返回S5。
为了提高效率，进行完S2后，控制三维移动机构动作，依次实现各插针的缩针情况检测，当待检测的连接器中有一个插针出现缩针的情况时，判断该连接器不合格并结束对该连接器的检测；如果该连接器中所有的插针均检测合格，则判断该连接器合格。
为了避免因力信号的数据转换延时以及驱动机构的动作延时而导致的作用在连接器插针上的力过大而对产品造成损伤，对插针施加作用力的压力数据F的计算方法为：
Figure 938329DEST_PATH_IMAGE002
，其中，F1为当前压力传感器检测到的压力值，F2是前次检测到的压力值，TZ为存储的压力传感器的检测周期，T1为存储的上位机将压力传感器采集的信号数据转换为力数据的转换时间，T2为存储的上位机发送停止信号至驱动机构完全停止下来的延时时间。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的连接器插针缩针检测装置中，增设了压力传感器，能够实时获取作用在插针上的作用力的大小，更精准的控制对插针的作用力，进而使得对插针的缩针检测结果更加准确。而利用该连接器插针缩针检测装置进行的连接器插针缩针检测方法，在能够同时获取对插针的压力数据以及插针缩针位移数据的基础上，可以利用压力数据和位移数据进行综合判断，提高了检测效率，也提高了检测结果的准确性。
另外本发明中的对插针施加作用力的压力数据的获取考虑了信号转换延时因素以及驱动机构动作延时因素对插针施加作用力的影响，进而预判驱动机构的停止时间，避免驱动机构真正停机情况下因延时因素导致对插针作用力过大的情况，如此很好的避免了对连接器产品的损坏，同时也进一步提高了连接器插针缩针的检测结果的准确性。
附图说明
图1为本发明实施例中连接器插针缩针检测装置的立体图。
图2为本发明实施例中连接器插针缩针检测装置的俯视图。
图3为本发明实施例中缩针检测机构的立体图。
图4为本发明实施例中三维移动机构和缩针检测机构的配合安装立体图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至图4所示，本实施例中的连接器插针缩针检测装置，包括上位机、三维移动机构1、缩针检测机构2、夹紧机构3、视觉定位机构4，本实施例中，该连接器插针缩针检测装置还包括有机架平台6，至少三维移动机构1、夹紧机构3、视觉定位机构4安装在该机架平台6上。
其中上位机则可以采用直接一体配置设置的控制单元，该控制单元可以包括控制芯片以及与控制芯片电连接的控制电路、显示器、操作键等。上位机也可以设置为外置设置的计算机。
三维移动机构1与上位机电连接，如图4所示，该三维移动机构1则可以使用现有技术中的各种三维移动机构1，能够实现X、Y、Z轴方向上的移动，如可以采用如申请号为201911081714.9的中国发明专利申请《航空电连接器接触件缩针自动化检测装置及其检测方法》中的三维导轨结构。
如图1至图3所示，缩针检测机构2与三维移动机构1相连接，在三维移动机构1的驱动下进行移动，本实施例中，缩针检测机构2通过一块安装板5连接在三维移动机构1上，即缩针检测机构2安装在安装板5上，而安装板5则固定连接在三维移动机构1的驱动端。
夹紧机构3设置在缩针检测机构2的一侧，用于固定待检测的连接器100。夹紧机构3可以采用现有的各种的夹紧装置，如可以采用手动的夹紧装置，也可以采用如包括有气缸的这种电动夹紧机构。如果采用电动的夹紧机构，该夹紧机构3可以自身配置控制电路板，在机架平台6上相应设置与控制电路板电连接的操作按钮，使用时，将待检测的连接器100放置在夹紧机构3上的产品放置区内，按压操作按钮，进而控制电路板控制夹紧机构3自动动作，进而实现对连接器100的夹紧。该夹紧机构3也可以和上位机电连接，进而实现与上位机的通信，当工人在夹紧机构3上的产品放置区内放好待检测的连接器100后，上位机可以通过自动检测连接器100的放置情况的方式来控制夹紧机构3动作以实现对连接器100的夹紧，上位机也可以通过获取工作人员对夹紧机构3配备的操作键的操作信号来控制夹紧机构3动作以实现对连接器100的夹紧。
视觉定位机构4相对于夹紧机构3设置并与上位机电连接，用于检测连接器100中各插针的位置。本实施中，为了更准确的获取连接器100中各插针的准确位置，视觉定位机构4和夹紧机构3沿缩针检测机构2的动作方向分别设置在缩针检测机构2的两端。如此视觉定位机构4能够从插针的正面方向获取插针分布位置的情况。本实施例中的视觉定位机构4可以采用高精度的工业摄像头，工作时，上位机先控制三维移动机构1带动缩针检测机构2移开，避免缩针检测机构2在视觉定位机构4对连接器100拍摄路径上的遮挡。进而视觉定位机构4采集夹紧机构3上放置的连接器100的图像，该图像中包含有连接器100中插针的分布情况信息，进而将采集的图像上传至上位机中，上位机经过对图像的处理分析，进而确定连接器100中各个插针的位置数据，进而针对各个插针能够形成指导三维移动机构1运动的控制命令，以方便进行各插针的缩针检测。
缩针检测机构2包括插针检测探头21、用于驱动插针检测探头21施力的驱动机构22、连接在驱动机构22的驱动端与插针检测探头21之间的压力传感器23、用于检测插针回缩距离的位移检测机构24，驱动机构22、压力传感器23、位移检测机构24分别与上位机电连接。压力传感器23可以采用现有技术中的高精度压力传感器23，如此可以提高检测数据精度。本实施例中位移检测机构24包括固定设置在插针检测探头21上的基准件241，以及相对于基准件241设置的位移传感器242，该位移传感器242与上位机电连接，本实施例中的位移传感器242采用激光位移传感器，进而提高了位移检测的精度。
驱动机构22能够驱动插针检测探头21相对于安装板5进行移动，位移传感器242固定设置在安装板5上，基准件241设置在插针检测探头21的一侧。其中基准件241可以为一个板体结构，构成该基准件241的板体的表面与激光位移传感器242激光发射路径或者激光接收路径相垂直，如此可有效保证位移检测数据的准确性。
如图2和图3所示，驱动机构22可以采用现有各种检测装置中的驱动机构22，本实施例中该驱动机构22包括固定设置在安装板5上的电机221、支撑设置在安装板5上的联动杆222、连接在电机221驱动端和连动杆之间以将电机221驱动端的转动位移转换为直线位移的转接头223、固定在联动杆222上的连接套224、与联动杆222平行设置的螺杆225以及固定设置在安装板5上以导向螺杆225运动方向的导向台226，其中连接套224也套设在螺杆225上并且与螺杆225通过螺纹连接，通过电机221动作，带动联动杆222在插针的缩针检测方向上移动，连接套224随联动杆222运动，进而促使螺杆225在插针的缩针检测方向移动上移动，进而推动插针检测探头21移动而向插针施加压力。
连接器插针缩针检测方法，具体包括以下步骤：
S1、将待检测的连接器100放置在夹紧机构3的设定位置处，并控制夹紧机构3夹紧连接器100；
S2、控制视觉定位机构4对连接器100进行拍照，进而获取包含有各插针分布情况的图像数据，将图像数据传送给上位机，上位机对获取的连接器100图像进行分析处理，进而获取连接器100中各插针的位置；
为了提高效率，可以控制三维移动机构1动作，通过下述的步骤依次实现各插针的缩针情况检测，当待检测的连接器100中有一个插针出现缩针的情况时，判断该连接器100不合格并结束对该连接器100的检测；如果该连接器100中所有的插针均检测合格，则判断该连接器100合格；
S3、上位机根据当前需要检测的插针的位置控制三维移动机构1动作，进而带动插针检测探头21移动至对准连接器100中当前需要检测的插针的位置；
S4、上位机控制驱动机构22进行动作，驱动插针检测探头21对当前需要检测的插针施加作用力，并实时获取对插针施加作用力的压力数据F以及通过位移检测机构24获取插针的回缩距离数据L；
S5、实时的将压力数据F与设定的推力阈值F0进行比较，实时的将回缩距离数据L与设定的回缩距离阈值L0进行比较；
判断F是否达到F0，如果是则进行S6，如果否则进行S7；
S6、上位机控制驱动机构22停止工作，同时判断是否L＞L0；
如果是则判断该插针出现缩针的情况，如果否则判断该插针安装合格；
S7、判断L是否达到L0；
如果是，则上位机控制驱动机构22停止工作，同时判断该插针出现缩针的情况；
如果否，继续加大对插针施加的压力，并返回S5。
由于插针检测探头21作用在连接器100插针上的作用力会随着驱动机构22的动作不断的加大，在进行插针作用力和插针缩针位移的检测过程中，从压力传感器23检测到力信号并转换为电信号传送给其中的模拟量检测模块，至上位机自该模拟量检测模块读取压力传感器23的电信号数值，然后再转换为压力值，在这个信号转换与传送的整个过程中会产生一定的延时T1，因此上位机读取的压力值相对于插针检测探头21实时作用在插针上的作用力是滞后的，所以同一时刻作用在连接器100插针上实际的力会比上位机读取压力值要偏大。而且当上位机获取到压力传感器23中的压力值达到连接器100插针所要求的推力阈值F0时才发送停止信号让驱动机构22停止运动，这其中上位机发送信号至驱动机构22会产生一定的延时，驱动机构22中的电机221进行停止转动的过程也会产生延时，因此自上位机发送驱动机构22停止工作的信号至驱动机构22中的电机221完全停止运动会产生延时T2，这样实际作用在连接器100插针上的力又会超过推力阈值F0。
为了避免因力信号的数据转换延时以及驱动机构22的动作延时而导致的作用在连接器100插针上的力过大而对产品造成损伤，对插针施加作用力的压力数据F的计算方法为：
Figure 143658DEST_PATH_IMAGE002
，其中，F1为当前压力传感器23检测到的压力值，F2是前次检测到的压力值，TZ为存储的压力传感器23的检测周期，T1为存储的上位机将压力传感器23采集的信号数据转换为力数据的转换时间，T2为存储的上位机发送停止信号至驱动机构22完全停止下来的延时时间。对插针施加作用力的压力数据的获取考虑了信号转换延时因素以及驱动机构22动作延时因素对插针施加作用力的影响，进而预判驱动机构22的停止时间，避免驱动机构22真正停机情况下因延时因素导致对插针作用力过大的情况，如此很好的避免了对连接器100产品的损坏，同时也进一步提高了连接器100插针缩针的检测结果的准确性。
本发明中的连接器插针缩针检测装置中，增设了压力传感器23，能够实时获取作用在插针上的作用力的大小，更精准的控制对插针的作用力，进而使得对插针的缩针检测结果更加准确。而利用该连接器插针缩针检测装置进行的连接器插针缩针检测方法，在能够同时获取对插针的压力数据以及插针缩针位移数据的基础上，可以利用压力数据和位移数据进行综合判断，提高了检测效率，也提高了检测结果的准确性。

Claims (8)

1.一种连接器插针缩针检测装置，包括
上位机；
三维移动机构(1)，与上位机电连接；
缩针检测机构(2)，与三维移动机构(1)相连接，在三维移动机构(1)的驱动下进行移动；
其特征在于：还包括
夹紧机构(3)，设置在缩针检测机构(2)的一侧，用于固定待检测的连接器(100)；
视觉定位机构(4)，相对于夹紧机构(3)设置并与上位机电连接，用于检测连接器(100)中各插针的位置；
所述缩针检测机构(2)包括插针检测探头(21)、用于驱动插针检测探头(21)施力的驱动机构(22)、连接在驱动机构(22)的驱动端与插针检测探头(21)之间的压力传感器(23)、用于检测插针回缩距离的位移检测机构(24)，所述驱动机构(22)、压力传感器(23)、位移检测机构(24)分别与上位机电连接。
2.根据权利要求1所述的连接器插针缩针检测装置，其特征在于：所述位移检测机构(24)包括固定设置在插针检测探头(21)上的基准件(241)，以及相对于基准件(241)设置的位移传感器(242)，所述位移传感器(242)与上位机电连接。
3.根据权利要求2所述的连接器插针缩针检测装置，其特征在于：所述缩针检测机构(2)设置在一个安装板(5)上，所述安装板(5)与三维移动机构(1)相连接；
所述驱动机构(22)能够驱动插针检测探头(21)相对于安装板(5)进行移动，所述位移传感器(242)固定设置在安装板(5)上，所述基准件(241)设置在插针检测探头(21)的一侧。
4.根据权利要求2或3所述的连接器插针缩针检测装置，其特征在于：所述位移传感器(242)为激光位移传感器。
5.根据权利要求1至3任一权利要求所述的连接器插针缩针检测装置，其特征在于：所述视觉定位机构(4)和夹紧机构(3)分别设置在缩针检测机构(2)的两端。
6.一种连接器插针缩针检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将待检测的连接器(100)放置在夹紧机构(3)的设定位置处，并控制夹紧机构(3)夹紧连接器(100)；
S2、控制视觉定位机构(4)对连接器(100)进行拍照，进而获取连接器(100)中各插针的位置；
S3、控制三维移动机构(1)动作，进而带动插针检测探头(21)移动至对准连接器(100)中一个插针的位置；
S4、控制驱动机构(22)进行动作，驱动插针检测探头(21)对插针施加作用力，并实时获取对插针施加作用力的压力数据F以及通过位移检测机构(24)获取插针的回缩距离数据L；
S5、实时的将压力数据F与设定的推力阈值F0进行比较，实时的将回缩距离数据L与设定的回缩距离阈值L0进行比较；
判断F是否达到F0，如果是则进行S6，如果否则进行S7；
S6、控制驱动机构(22)停止工作，同时判断是否L＞L0；
如果是则判断该插针出现缩针的情况，如果否则判断该插针安装合格；
S7、判断L是否达到L0；
如果是，则控制驱动机构(22)停止工作，同时判断该插针出现缩针的情况；
如果否，继续加大对插针施加的压力，并返回S5。
7.根据权利要求6所述的连接器插针缩针检测方法，其特征在于：进行完S2后，控制三维移动机构(1)动作，依次实现各插针的缩针情况检测，当待检测的连接器(100)中有一个插针出现缩针的情况时，判断该连接器(100)不合格并结束对该连接器(100)的检测；如果该连接器(100)中所有的插针均检测合格，则判断该连接器(100)合格。
8.根据权利要求6或7所述的连接器插针缩针检测方法，其特征在于：对插针施加作用力的压力数据F的计算方法为：
Figure 138282DEST_PATH_IMAGE001
，其中，F1为当前压力传感器(23)检测到的压力值，F2是前次检测到的压力值，TZ为存储的压力传感器(23)的检测周期，T1为存储的上位机将压力传感器(23)采集的信号数据转换为力数据的转换时间，T2为存储的上位机发送停止信号至驱动机构(22)完全停止下来的延时时间。
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