CN114442249B - 一种贴装工件角度调整方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种贴装工件角度调整方法和系统。所述贴装工件包括角度调节面,所述角度调节面为不可接触的直接测量面;所述方法包括步骤:预设一测量轨迹线和标定面,测量轨迹线位于角度调节面的一侧,且与标定面平行;测量角度调节面一端与测量轨迹线的距离,为起点距离;测量角度调节面另一端与测量轨迹线的距离,为终点距离;根据起点距离和终点距离,计算出角度调节面与标定面之间的夹角θ;若夹角θ大于预设夹角公差,控制贴装工件偏转θ角度。本发明的方法通过上述方案实现对不可接触的角度调节面直接测量,避免了机械定位和视觉检测方法的偏差,测量误差小,贴装精度高,自动化贴装效率高,成本低。
Description
技术领域
本发明涉及微光学贴装技术领域,尤其涉及一种贴装工件角度调整方法和系统。
背景技术
微光学贴装是微光学组件生产的重要步骤。目前的微光学贴装采用自动化贴装的方式实现微光学组件的快速生产,效率高。
微光学组件的工件在进行自动化贴装的时候,其要求贴装角度偏差要小于一定的角度公差,所以贴装前需要先测量工件的贴装角度。而微光学组件的工件尺寸非常小,并且贴装角度的测量受工件自身误差以及测量方法的影响,贴装角度的测量误差大,贴装精度差,影响自动化贴装效率和成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种贴装工件角度调整方法和系统,贴装角度的测量误差小,贴装精度高。
本发明公开了一种贴装工件角度调整方法,所述贴装工件包括角度调节面,所述角度调节面为不可接触的直接测量面;所述方法包括步骤:
预设一测量轨迹线和标定面,测量轨迹线位于角度调节面的一侧,且与标定面平行;
测量角度调节面一端与测量轨迹线的距离,为起点距离;测量角度调节面另一端与测量轨迹线的距离,为终点距离;
根据起点距离和终点距离,计算出角度调节面与标定面之间的夹角θ;
若夹角θ大于预设夹角公差,控制贴装工件偏转θ角度。
可选地,所述根据起点距离和终点距离,计算出角度调节面与标定面之间的夹角θ的步骤具体为:
根据起点距离和终点距离,按照以下式Ⅰ和式Ⅱ计算出角度调节面与标定面之间的夹角θ:
△L=L-L' 式Ⅰ
θ=[180*arctan(△L/H)]/π 式Ⅱ
其中,L为起点距离,L'为终点距离,H为测量的起点和终点之间的距离。
可选地,所述测量角度调节面一端与测量轨迹线的距离,为起点距离;测量角度调节面另一端与测量轨迹线的距离,为终点距离具体为:
自角度调节面的一端至另一端,持续测量角度调节面与测量轨迹线之间的距离,得到多个距离值,多个距离值中包括起点距离和终点距离;
剔除多个距离值中的异常值,在剩余距离值中,第一个距离值为起点距离,最后一个距离值为终点距离。
可选地,所述若夹角θ大于预设夹角公差,控制贴装工件偏转θ角度的步骤之后,还包括步骤:
重复步骤2~4,直至夹角θ小于于预设夹角公差。
可选地,所述测量角度调节面一端与测量轨迹线的距离,为起点距离;测量角度调节面另一端与测量轨迹线的距离,为终点距离的步骤之前,还包括步骤:
初定位贴装工件。
可选地,所述初定位贴装工件具体为:
移动标准靠体,标准靠体将贴装工件低压在弹性顶针上,以对贴装工件初定位。
可选地,所述预设夹角公差为±0.1°。
本发明公开了一种贴装工件角度调整系统,应用了如上所述的方法,包括:
距离传感器,用于测量角度调节面一端与测量轨迹线的距离和测量角度调节面另一端与测量轨迹线的距离;
角度旋转件,用于固定并控制贴装工件旋转。
可选地,所述角度旋转件包括旋转电机和吸嘴,所述吸嘴安装在所述旋转电机上,所述吸嘴用于吸取并带动贴装工件旋转。
可选地,所述吸嘴上设置有侧挡边。
本发明的贴装工件角度调整方法,通过预设一测量轨迹线和标定面,其中标定面为贴装时的所期望面,工件的角度调节面在标定面处偏离不大于预设夹角公差时,则表示工件此时的角度符合贴装要求。以预设的测量轨迹线为测量基准,测量角度调节面与测量轨迹线之间的距离,测得角度调节面两端的起点距离和终点距离,根据起点距离和终点距离计算出度调节面与标定面之间的夹角θ,夹角θ大于预设夹角公差,控制贴装工件偏转θ角度,从而实现贴装工件角度的精确调整。由于本发明的方法通过上述方案实现对不可接触的角度调节面直接测量,避免了机械定位和视觉检测方法的偏差,测量误差小,贴装精度高,自动化贴装效率高,成本低。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解,其构成了说明书的一部分,用于例示本发明的实施方式,并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中:
图1是本发明实施例贴装工件的立体图;
图2是本发明实施例贴装工件的俯视图;
图3是本发明实施例视觉检测示意图;
图4是本发明实施例测量轨迹线、标定面和贴装工件的示意图;
图5是本发明实施例测量过程示意图;
图6是本发明实施例测量过程的另一示意图;
图7是本发明实施例角度旋转件和贴装工件的示意图;
图8是本发明实施例标准靠体和弹性顶针的示意图;
图9是本发明实施例贴装工件角度调整系统的示意图。
其中,1、贴装工件;11、角度调节面;2、标准靠体;3、弹性顶针;4、距离传感器;5、角度旋转件;51、旋转电机;52、吸嘴;6、X轴驱动机构;7、Y轴驱动机构;8、测量轨迹线;9、标定面;10、相机。
具体实施方式
需要理解的是,这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节,仅仅是为了描述具体实施例,是代表性的,但是本发明可以通过许多替换形式来具体实现,不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。
下面参考附图和可选的实施例对本发明作详细说明。
贴装工件1结构如图1和图2所示,其中A、B、C分别为产品俯视、前视、右视面。A面及其对面A'面为切割面,可接触;B面及其对面B'面为切割面,B面为贴装面不可接触;C面及其对面C'不可接触,C'面空白区域为抛光面,即本发明实施例中所述角度调节面11,而灰色区域材质不均匀;贴装工件1贴装要求C'面角度公差小于一定的角度公差,例如±0.1°。
目前的工件的角度确定有机械定位和视觉检测两种。机械定位通过定位结构定位B或B'面,从而确定C'面的角度。如图3所示,视觉检测则通过相机10从A'面检测C'角度,根据检测结果调整C'面角度。
机械定位B或B'面的方法,由于微光学组件的尺寸过小、且B或B'面与C'面存在一定的加工偏差,从而导致C'面角度不可控,定位后的角度误差大。机器视觉需要从A'面检测C'面(从C'面检测识别不出C'面角度偏差),并且A'面为半透明的切割面,相机10测量精度受A'与C'面边沿外观影响较大,测量精度不能真实反馈C'面实际角度,测量误差大。贴装工件1角度测量精度关系到自动化贴装的精度和生产成本。
基于此,本发明公开了一种贴装工件角度调整方法,所述贴装工件1包括角度调节面11,所述角度调节面11为不可接触的直接测量面;所述方法包括步骤:
预设一测量轨迹线和标定面,测量轨迹线位于角度调节面的一侧,且与标定面平行;
测量角度调节面11一端与测量轨迹线的距离,为起点距离;测量角度调节面11另一端与测量轨迹线的距离,为终点距离;
根据起点距离和终点距离,计算出角度调节面与标定面之间的夹角θ;
若夹角θ大于预设夹角公差,控制贴装工件偏转θ角度。
如图4所示,本发明的贴装工件1角度调整方法,通过预设一测量轨迹线8和标定面9,其中标定面9为贴装时的所期望面,工件的角度调节面11在标定面9处偏离不大于预设夹角公差时,则表示工件此时的角度符合贴装要求。以预设的测量轨迹线8为测量基准,测量角度调节面11与测量轨迹线8之间的距离,测得角度调节面两端的起点距离和终点距离,根据起点距离和终点距离计算出度调节面与标定面9之间的夹角θ,夹角θ大于预设夹角公差,控制贴装工件1偏转θ角度,从而实现贴装工件1角度的精确调整。由于本发明的方法通过上述方案实现对不可接触的角度调节面11直接测量,避免了机械定位和视觉检测方法的偏差,测量误差小,贴装精度高,自动化贴装效率高,成本低。
为了方便理解本发明的贴装工件1角度调整方法,如图4至图7所示,距离传感器4沿测量轨迹线8移动,测量起点处测得的距离为起点距离,测量终点处测得的距离为终点距离。如图5和图6所示,当角度调节面11偏离标定面9的时候,起点距离和终点距离就存在距离差,为△L。此时,可以根据反三角函数计算得到θ角的角度,从而调整工件偏转θ角度,让角度调节面11处于标定面9处,实现工件的角度调整。
本发明的贴装工件1角度调整方法尤其可以适用于尺寸非常小的微光学组件的工件贴装,避免了机械定位和视觉检测误差大的问题。
可选地,所述根据起点距离和终点距离,计算出角度调节面与标定面之间的夹角θ的步骤具体为:
根据起点距离和终点距离,按照以下式Ⅰ和式Ⅱ计算出角度调节面与标定面之间的夹角θ:
△L=L-L' 式Ⅰ
θ=[180*arctan(△L/H)]/π 式Ⅱ
其中,L为起点距离,L'为终点距离,H为测量的起点和终点之间的距离。
结合图5或图6所示,测量得到起点距离L和终点距离L'后,可以根据式Ⅰ和式Ⅱ计算得到夹角θ。在本方案中,只需要测量得到起点距离L和终点距离L'就可以计算得到夹角θ,需要测量的因素少,受干扰的因素少。而距离值的测量简单方便,测量准确,最终计算得到夹角θ误差小。
可选地,所述测量角度调节面11一端与测量轨迹线8的距离,为起点距离;测量角度调节面11另一端与测量轨迹线8的距离,为终点距离具体为:
自角度调节面的一端至另一端,持续测量角度调节面与测量轨迹线之间的距离,得到多个距离值,多个距离值中包括起点距离和终点距离;
剔除多个距离值中的异常值,在剩余距离值中,第一个距离值为起点距离,最后一个距离值为终点距离。
在本方案中,通过角度调节面11的一端至另一端持续测量角度调节面11与测量轨迹线8之间的距离,得到多个距离值,并剔除掉其中的异常值,再根据剩余的距离值确定其中的起点距离值和终点距离值,保证测量结果更加准确可靠。
可选地,所述若夹角θ大于预设夹角公差,控制贴装工件偏转θ角度的步骤之后,还包括步骤:重复步骤2~4,直至夹角θ小于于预设夹角公差。在本方案中,重新重复步骤2~4,进行进一步的角度校验,如果夹角θ小于预设夹角公差,则说明角度调整到位,结束角度调整;如果夹角θ大于预设夹角公差,则说明角度调整仍然不到位,继续角度调整,直至角度调整到位。
可选地,所述测量角度调节面11一端与测量轨迹线8的距离,为起点距离;测量角度调节面11另一端与测量轨迹线8的距离,为终点距离的步骤之前,还包括步骤:初定位贴装工件。在本方案中,在测量起点距离和终点距离的时候,先对贴装工件1进行初定位,贴装工件1不容易移动,保证测量结果准确。
可选地,所述初定位贴装工件1具体为:移动标准靠体,标准靠体将贴装工件低压在弹性顶针上,以对贴装工件初定位。如图8所示,采用标准靠体2将贴装工件1,定位精确。而弹性顶针3可以起到缓冲保护贴装工件1的作用。
可选地,所述预设夹角公差为±0.1°,夹角公差足够小,可以较大程度保证角度调整完毕之后角度精确。
如图9所示,本发明还一种贴装工件角度调整系统,应用了如上所述的方法,所示系统包括距离传感器4和角度旋转件5;所述距离传感器4用于测量角度调节面11一端与测量轨迹线8的距离和测量角度调节面11另一端与测量轨迹线8的距离。角度旋转件5用于固定并控制贴装工件1旋转。
可选地,所述角度旋转件5包括旋转电机51和吸嘴52,所述吸嘴52安装在所述旋转电机51上,所述吸嘴52用于吸取并带动贴装工件1旋转。通过旋转电机51和吸嘴52的方式吸附和调整工件的角度,角度调整精确,工件固定牢固。
可选地,所述吸嘴52上设置有侧挡边。在本方案中,设置侧挡边,吸嘴52自身角度和水平位置可精确移动。
可选地,所述系统还包括X轴驱动机构6和Y轴驱动机构7;所述X轴驱动机构6安装在所述Y轴驱动机构7上,所述旋转电机51安装在X轴驱动机构6上。X轴驱动机构6和Y轴驱动机构7可以方便在X轴和Y轴方向上驱动角度旋转件5移动。
需要说明的是,本方案中涉及到的各步骤的限定,在不影响具体方案实施的前提下,并不认定为对步骤先后顺序做出限定,写在前面的步骤可以是在先执行的,也可以是在后执行的,甚至也可以是同时执行的,只要能实施本方案,都应当视为属于本发明的保护范围。
以上内容是结合具体的可选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种贴装工件角度调整方法,其特征在于,所述贴装工件包括角度调节面,所述角度调节面为不可接触的直接测量面;所述方法包括步骤:
预设一测量轨迹线和标定面,测量轨迹线位于角度调节面的一侧,且与标定面平行;
移动标准靠体,标准靠体将贴装工件低压在弹性顶针上,以对贴装工件初定位;
测量角度调节面一端与测量轨迹线的距离,为起点距离;测量角度调节面另一端与测量轨迹线的距离,为终点距离;
根据起点距离和终点距离,计算出角度调节面与标定面之间的夹角θ;
若夹角θ大于预设夹角公差,控制贴装工件偏转θ角度。
2.如权利要求1所述的贴装工件角度调整方法,其特征在于,所述根据起点距离和终点距离,计算出角度调节面与标定面之间的夹角θ的步骤具体为:
根据起点距离和终点距离,按照以下式Ⅰ和式Ⅱ计算出角度调节面与标定面之间的夹角θ:
△L=L-L' 式Ⅰ
θ=[180*arctan(△L/H)]/π 式Ⅱ
其中,L为起点距离,L'为终点距离,H为测量的起点和终点之间的距离。
3.如权利要求1所述的贴装工件角度调整方法,其特征在于,所述测量角度调节面一端与测量轨迹线的距离,为起点距离;测量角度调节面另一端与测量轨迹线的距离,为终点距离具体为:
自角度调节面的一端至另一端,持续测量角度调节面与测量轨迹线之间的距离,得到多个距离值,多个距离值中包括起点距离和终点距离;
剔除多个距离值中的异常值,在剩余距离值中,第一个距离值为起点距离,最后一个距离值为终点距离。
4.如权利要求1所述的贴装工件角度调整方法,其特征在于,所述若夹角θ大于预设夹角公差,控制贴装工件偏转θ角度的步骤之后,还包括步骤:
重复步骤2~4,直至夹角θ小于预设夹角公差。
5.如权利要求1至3任一项所述的贴装工件角度调整方法,其特征在于,所述预设夹角公差为±0.1°。
6.一种贴装工件角度调整系统,应用了如权利要求1至5任一项所述的方法,其特征在于,包括:
距离传感器,用于测量角度调节面一端与测量轨迹线的距离和测量角度调节面另一端与测量轨迹线的距离;
角度旋转件,用于固定并控制贴装工件旋转。
7.如权利要求6所述的贴装工件角度调整系统,其特征在于,所述角度旋转件包括旋转电机和吸嘴,所述吸嘴安装在所述旋转电机上,所述吸嘴用于吸取并带动贴装工件旋转。
8.如权利要求7所述的贴装工件角度调整系统,其特征在于,所述吸嘴上设置有侧挡边。
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