CN112659169A - 智能手机fpc线自动组装系统及方法 - Google Patents

智能手机fpc线自动组装系统及方法 Download PDF

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CN112659169A CN202110024625.1A CN202110024625A CN112659169A CN 112659169 A CN112659169 A CN 112659169A CN 202110024625 A CN202110024625 A CN 202110024625A CN 112659169 A CN112659169 A CN 112659169A
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吴海彬
游锦炎
陈凯旋
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Abstract

本发明涉及一种智能手机FPC线自动组装系统,包括工作台,所述工作台的台面上安装有机械手、用于放置智能手机的手机固定治具以及用于放置FPC线的FPC线上料治具;所述机械手末端安装有用以吸取FPC线的吸取装置,所述吸取装置包括连接在机械手末端的固定座,所述固定座下端经力传感器连接有一支架,所述支架下端安装有负压吸嘴;所述固定座上还安装有通过拍照识别FPC线端子头和智能手机端子座的工业相机。本发明智能手机FPC线自动组装系统设计合理,使用方便,实用性强,实现了手机FPC线端子头与端子座装配的机械化,自动化程度高,减少人工参与,可以极大降低劳动强度,提高生产效率和批量生产的产品质量。

Description

智能手机FPC线自动组装系统及方法
技术领域
本发明涉及一种智能手机FPC线自动组装系统及方法,属于手机自动化组装领域。
背景技术
目前人们对智能手机的需求越来越大,要求也越来越多,这使得手机的需求量大,更新换代的快。这就要求了手机必须高自动化生产以适应当代的手机需求。现在手机生产大部分已经实现了自动化,但是手机组装和装配中,FPC线的装配还是以人工手动装配完成。这就必然会在大批量装配过程中,由于人员的疲劳从而影响产品的质量和降低生产效率,所以对手机中FPC线自动化装配提出了迫切的需求。目前关于FPC线自动装配的研究非常少,其中中国专利 CN 110285760 A涉及一种FPC组装检测系统和方法,并不涉及FPC线的组装系统及方法,该FPC线不是手机上的FPC线的类型,而且该发明只是单纯的基于视觉去检测卡扣与插针的距离来判断FPC组装是否合格,且不涉及自动化组装。目前手机FPC线端子与端子座自动化装配研究和应用还处于一片空白。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种智能手机FPC线自动组装系统及方法,降低劳动强度,提高生产效率和产品质量。
本发明采用以下方案实现:一种智能手机FPC线自动组装系统,包括工作台,所述工作台的台面上安装有机械手、用于放置智能手机的手机固定治具以及用于放置FPC线的FPC线上料治具;所述机械手末端安装有用以吸取FPC线的吸取装置,所述吸取装置包括连接在机械手末端的固定座,所述固定座下端经力传感器连接有一支架,所述支架下端安装有负压吸嘴;所述固定座上还安装有通过拍照识别FPC线端子头和智能手机端子座的工业相机。
进一步的,所述FPC线上料治具包括斜面放置台和安装在斜面放置台上的限位块,所述限位块上开设有与FPC线形状适配并贯通限位块一侧边的限位槽,所述限位槽长度小于FPC线长度使得FPC线一端从限位块一侧伸出。
进一步的,所述手机固定治具包括水平放置台以及安装在水平放置台的限位座,所述限位座上开设有用以放置智能手机的矩形槽,所述矩形槽一侧设置有用以贴着智能手机对应侧侧长边的限位挡板,所述限位挡板通过螺钉安装于水平放置台,所述限位挡板上开设有供螺钉穿过并与智能手机宽度方向相平行的长孔。
进一步的,还包括真空泵以及与机械手的控制器电性连接的上位机,所述上位机还与工业相机电性连接,所述真空泵经气管与气动三联件输入端连接,气动三联件输出端经气管与电磁阀连接,电磁阀经气管与负压吸嘴连接;所述工业相机上安装有镜头,工业相机旁侧安装有光源。
一种如上所述智能手机FPC线自动组装系统的组装方法,包括以下步骤:
(1)将智能手机放置在手机固定治具上,将FPC线端子头所在面朝下放置在FPC线上料治具上;
(2)机械手运动,使负压吸嘴对准FPC线第一端端子头背面并吸住,先竖直提起,然后运动至智能手机第一端子座上方;
(3)工业相机拍摄第一张图像用以获取智能手机第一端子座位置信息;基于获取的智能手机第一端子座位置信息,机械手进行补偿运动使负压吸嘴与智能手机第一端子座对准;
(4)机械手带动负压吸嘴下压,使FPC线第一端端子头与智能手机第一端子座扣合,下压力通过所述力传感器反馈,下压力控制在10N之内;然后负压吸嘴放开FPC线,完成FPC线第一端端子头的扣合;
(5)机械手带动负压吸嘴运动至FPC线第二端,工业相机拍摄第二张图像以获取FPC线第二端端子头的位置信息;基于获得的FPC线第二端端子头的位置信息,负压吸嘴吸取FPC线第二端端子头背面并吸住;
(6)机械手带动负压吸嘴提起FPC线第二端端子头,工业相机再拍摄第三张图像以获取智能手机第二端子座的位置信息,机械手进行补偿运动使负压吸嘴与智能手机第二端子座对准;
(7)机械手带动负压吸嘴下压,使FPC线第二端端子头与智能手机第二端子座扣合,下压力通过所述力传感器反馈,下压力控制在10N之内;然后负压吸嘴放开FPC线,完成FPC线第二端端子头的扣合;
(8)完成FPC线组装后,机械手带动负压吸嘴回到FPC线上料治具上方。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:本发明智能手机FPC线自动组装系统设计合理,使用方便,实用性强,实现了手机FPC线端子头与端子座装配的机械化,自动化程度高,减少人工参与,可以极大降低劳动强度,提高生产效率和批量生产的产品质量。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下将通过具体实施例和相关附图,对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例整体结构示意图;
图2为本发明实施例中上位机示意图;
图3为本发明实施例中手机固定治具结构示意图;
图4为本发明实施例中FPC线上料治具结构示意图;
图5为本发明实施例中相机与吸取装置结构示意图;
图6为本发明实施例中FPC线示意图;
图7为本发明实施例中智能手机示意图;
图8为本发明实施例中负压吸嘴吸附FPC端子头背面示意图;
图9为本发明实施例中负压吸嘴吸附FPC线端子头与智能手机端子座扣合示意图;
图10为本发明实施例控制流程图;
图中标号说明:1、工作台;2-机械手;3-手机固定治具;3-1、水平放置台;3-2、限位座;3-3、螺栓;3-4、限位挡板;4-FPC线上料治具;4-1、限位块;4-2、斜面放置台;5-吸取装置;5-1、固定座;5-2、力传感器;5-3、负压吸嘴;6-气动三联件;7-真空泵;8-电磁阀;9、上位机;10、工业相机;11、镜头;12、光源;13、FPC线;13-1、端子头;14-智能手机;14-1、端子座。
具体实施方式
如图1~10所示,一种智能手机FPC线自动组装系统及方法,包括工作台1,所述工作台1的台面上安装有机械手2、用于放置智能手机的手机固定治具3以及用于放置FPC线的FPC线上料治具4;所述机械手2末端安装有用以吸取FPC线的吸取装置5,所述吸取装置包括连接在机械手末端的固定座5-1,所述固定座下端经力传感器5-2连接有一支架,所述支架下端安装有负压吸嘴5-3,吸住FPC线端子头的负压吸嘴5-3通过直接对准下压与智能手机端子座实现扣合;所述固定座上还安装有通过拍照识别FPC线端子头和智能手机端子座的工业相机10,工业相机10可以获取FPC线端子头与智能手机上端子座位置偏差以提高端子头与端子座的位置对准精度;所述FPC线的两端各有一用来扣合的端子头,智能手机线路板两端也各有一用来扣合的端子座;所述负压吸嘴5-3吸取FPC线后,与所述智能手机端子座对准下压,所述下压力控制在10N之内,当下压力超过10N时则停止下压扣合以保护端子头和端子座,避免因没有对准强行下压而导致端子头和端子座损坏;本发明基于视觉识别位置偏差和基于外力作用的反馈控制,根据视觉识别出的FPC端子头与智能手机端子座位置偏差信息去修正和提高端子头与端子座的位置对准精度,并且根据感知端子头压端子座的压力来控制下压力的大小以避免按压不到位或者端子座被压坏的情况,实现了FPC线端子头与智能手机线路板上的端子座的扣合工作。
在本实施例中,所述FPC线上料治具4包括斜面放置台4-2和安装在斜面放置台上的限位块4-1,所述限位块上开设有与FPC线形状适配并贯通限位块一侧边的限位槽,限位槽的深度保证可以叠放10根以上的FPC线,所述限位槽长度小于FPC线长度使得FPC线一端从限位块一侧伸出,以避免与负压吸嘴干扰; FPC线两端的端子头根据扣合顺序分为第一端端子头和第二端端子头,FPC线放置在FPC线上料治具上时第一端端子头从限位块一侧伸出;智能手机的两个端子座根据扣合顺序分为第一端子座和第二端子座,第一端子座和FPC线第一端端子头扣合,第二端子座和FPC线第二端端子头扣合。
在本实施例中,所述手机固定治具包括水平放置台3-1以及安装在水平放置台的限位座3-2,所述限位座上开设有用以放置智能手机的矩形槽,所述矩形槽一侧设置有用以贴着智能手机对应侧侧长边的限位挡板3-4,所述限位挡板通过螺钉安装于水平放置台,所述限位挡板上开设有供螺钉穿过并与智能手机宽度方向相平行的长孔。
在本实施例中,还包括真空泵7以及与机械手的控制器电性连接的上位机9,所述上位机9还与工业相机10电性连接,所述真空泵7经气管与气动三联件6输入端连接,气动三联件6输出端经气管与电磁阀8连接,电磁阀8经气管与负压吸嘴5-3连接;所述工业相机上安装有镜头,工业相机旁侧安装有光源。所述上位机主要用于图像处理和目标位置偏差的计算,还要用于与用户的交流,所述机械手的控制器除了控制机械手外,还通过自身I/O口与所述电磁阀连接去控制所述电磁阀开闭阀门以实现所述负压吸嘴吸放FPC线。
一种如上所述智能手机FPC线自动组装系统的组装方法,包括以下步骤:
(1)将智能手机放置在手机固定治具上,将FPC线端子头所在面朝下放置在FPC线上料治具上;
(2)机械手运动,使负压吸嘴对准FPC线第一端端子头背面并吸住,先竖直提起,然后运动至智能手机第一端子座上方;
(3)工业相机拍摄第一张图像用以获取智能手机第一端子座位置信息;基于获取的智能手机第一端子座位置信息,机械手进行补偿运动使负压吸嘴与智能手机第一端子座对准;
(4)机械手带动负压吸嘴下压,使FPC线第一端端子头与智能手机第一端子座扣合,下压力通过所述力传感器反馈,下压力控制在10N之内;然后负压吸嘴放开FPC线,完成FPC线第一端端子头的扣合;
(5)机械手带动负压吸嘴运动至FPC线第二端,工业相机拍摄第二张图像以获取FPC线第二端端子头的位置信息;基于获得的FPC线第二端端子头的位置信息,负压吸嘴吸取FPC线第二端端子头背面并吸住;
(6)机械手带动负压吸嘴提起FPC线第二端端子头,工业相机再拍摄第三张图像以获取智能手机第二端子座的位置信息,机械手进行补偿运动使负压吸嘴与智能手机第二端子座对准;
(7)机械手带动负压吸嘴下压,使FPC线第二端端子头与智能手机第二端子座扣合,下压力通过所述力传感器反馈,下压力控制在10N之内;然后负压吸嘴放开FPC线,完成FPC线第二端端子头的扣合;
(8)完成FPC线组装后,机械手带动负压吸嘴回到FPC线上料治具上方。
在本实施例中,步骤(4)和步骤(7)中,当力传感器检测到下压力超过10N,机械手停止带动负压吸嘴下压,机械手提起并进行补偿运动调整负压吸嘴位置使其与智能手机端子座重新对准。
本发明利用机械手作为执行体结合视觉技术和力反馈能够实现FPC线端子头与智能手机电路板上端子座的扣合需求,和填补FPC线端子头与端子座自动装配领域的空白,自动化程度高,柔性强。用该系统取代人工,可以极大降低劳动强度,提高批量生产的产品质量。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外,如果其公开了数值范围,那么公开的数值范围均为优选的数值范围,任何本领域的技术人员应该理解:优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多,无法穷举,所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案,并且,上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件,那么,除另有声明外,固定连接可以理解为:能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接),也可以理解为:不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接),当然,互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外,上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成,也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本发明技术方案的精神,其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (5)

1.一种智能手机FPC线自动组装系统,其特征在于:包括工作台,所述工作台的台面上安装有机械手、用于放置智能手机的手机固定治具以及用于放置FPC线的FPC线上料治具;所述机械手末端安装有用以吸取FPC线的吸取装置,所述吸取装置包括连接在机械手末端的固定座,所述固定座下端经力传感器连接有一支架,所述支架下端安装有负压吸嘴;所述固定座上还安装有通过拍照识别FPC线端子头和智能手机端子座的工业相机。
2.根据权利要求1所述的智能手机FPC线自动组装系统,其特征在于:所述FPC线上料治具包括斜面放置台和安装在斜面放置台上的限位块,所述限位块上开设有与FPC线形状适配并贯通限位块一侧边的限位槽,所述限位槽长度小于FPC线长度使得FPC线一端从限位块一侧伸出。
3.根据权利要求1所述的智能手机FPC线自动组装系统,其特征在于:所述手机固定治具包括水平放置台以及安装在水平放置台的限位座,所述限位座上开设有用以放置智能手机的矩形槽,所述矩形槽一侧设置有用以贴着智能手机对应侧侧长边的限位挡板,所述限位挡板通过螺钉安装于水平放置台,所述限位挡板上开设有供螺钉穿过并与智能手机宽度方向相平行的长孔。
4.根据权利要求1所述的智能手机FPC线自动组装系统,其特征在于:还包括真空泵以及与机械手的控制器电性连接的上位机,所述上位机还与工业相机电性连接,所述真空泵经气管与气动三联件输入端连接,气动三联件输出端经气管与电磁阀连接,电磁阀经气管与负压吸嘴连接;所述工业相机上安装有镜头,工业相机旁侧安装有光源。
5.一种如权利要求1所述智能手机FPC线自动组装系统的组装方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将智能手机放置在手机固定治具上,将FPC线端子头所在面朝下放置在FPC线上料治具上;
(2)机械手运动,使负压吸嘴对准FPC线第一端端子头背面并吸住,先竖直提起,然后运动至智能手机第一端子座上方;
(3)工业相机拍摄第一张图像用以获取智能手机第一端子座位置信息;基于获取的智能手机第一端子座位置信息,机械手进行补偿运动使负压吸嘴与智能手机第一端子座对准;
(4)机械手带动负压吸嘴下压,使FPC线第一端端子头与智能手机第一端子座扣合,下压力通过所述力传感器反馈,下压力控制在10N之内;然后负压吸嘴放开FPC线,完成FPC线第一端端子头的扣合;
(5)机械手带动负压吸嘴运动至FPC线第二端,工业相机拍摄第二张图像以获取FPC线第二端端子头的位置信息;基于获得的FPC线第二端端子头的位置信息,负压吸嘴吸取FPC线第二端端子头背面并吸住;
(6)机械手带动负压吸嘴提起FPC线第二端端子头,工业相机再拍摄第三张图像以获取智能手机第二端子座的位置信息,机械手进行补偿运动使负压吸嘴与智能手机第二端子座对准;
(7)机械手带动负压吸嘴下压,使FPC线第二端端子头与智能手机第二端子座扣合,下压力通过所述力传感器反馈,下压力控制在10N之内;然后负压吸嘴放开FPC线,完成FPC线第二端端子头的扣合;
(8)完成FPC线组装后,机械手带动负压吸嘴回到FPC线上料治具上方。
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