CN118033188A - 一种基于机械臂协同的电子元件测试移载系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械臂控制技术领域，尤其涉及一种基于机械臂协同的电子元件测试移载系统，包括：框架；移载模块；入料模块，其用以将各待测电子元件输送至入料位置；装载模块，其用以在对应位置承接对应的电子元件；测试模块，其用以对完成装载的电子元件进行测试；本发明利用设置框架、移载模块、入料模块、装载模块以及测试模块的方式，将电子元件进行移载并放置在对应的位置，在有效避免了因手动移载导致电子元件被污染的问题的同时，利用多个机械臂联合对电子元件进行翻转以及移载，并将电子元件与装载的容器相互结合，有效提升了电子元件移载的准确度，从而有效提升了电子元件移载拜访的泛用性。
Description
技术领域
本发明涉及机械臂控制技术领域，尤其涉及一种基于机械臂协同的电子元件测试移载系统。
背景技术
电子元件在封装，要经过一个检验的过程，在该过程中，将该元件移动至测试的位置是导致电子元件受污染的重要因素之一，目前多采用人工的方式对其进行移动。
目前常用的移动方式有中国专利授权公告号：CN113800263B公开了一种集成芯片智能移载摆放设备，包括机架和载具上料机械臂组件，所述载具上料机械臂组件设置于所述机架的前右侧，所述机架的上面依次设置有芯片载具机构、芯片载具拍照组件、四轴机器人、CCD摄像头组件和智能摆放机构，所述芯片载具机构固定于所述机架的右侧，所述芯片载具拍照组件固定于所述芯片载具机构的右侧，所述四轴机器人固定于所述芯片载具机构的左侧，所述CCD摄像头组件固定于所述四轴机器人的后面，所述智能摆放机构固定于所述四轴机器人的左侧，所述智能摆放机构包括摆盘传送组件、摆盘分离组件、顶摆盘定位组件和摆盘堆叠组件；本发明智能化程度高，摆放效率高，适合大规模生产加工，具有良好的市场应用价值。
但是，上述方法存在以下问题：堆叠电子元件前要求电子元件按一定方式排列，且，该方式在调整电子元件方向时，对电子元件进行翻转的操作的普适性较差；
而对于通过传送带进行随机摆放的电子元件，该设备无法有效识别并将其移动至合适位置，且，无法对有测试需求的电子元件进行合理地摆放。
发明内容
为此，本发明提供一种基于机械臂协同的电子元件测试移载系统，用以克服现有技术中堆叠电子元件前要求电子元件按一定方式排列，且，该方式在调整电子元件方向时，对电子元件进行翻转的操作的普适性较差；
而对于通过传送带进行随机摆放的电子元件，该设备无法有效识别并将其移动至合适位置，且，无法对有测试需求的电子元件进行合理地摆放，从而导致电子元件摆放的泛用性降低的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种基于机械臂协同的电子元件测试移载系统，所述电子元件测试移载系统包括：
框架；
移载模块；
入料模块，其与所述移载模块相连，用以将各待测电子元件输送至入料位置；
装载模块，其与所述移载模块相连，用以在所述对应位置承接对应的电子元件；
测试模块，其与所述装载模块相连，用以对完成装载的电子元件进行测试；
其中，所述入料位置设置在所述框架内。
进一步地，所述移载模块包括：
移载单元，其用以移动对应的电子元件；
视觉单元，其用以拍摄电子元件的姿态，并形成对应姿态数据；
控制单元，其与所述移载单元以及所述视觉单元相连，用以跟据所述姿态数据控制移载单元将对应的电子元件移载至对应位置。
进一步地，所述入料模块上设有包括若干入料位置的托盘，入料模块在输送所述各待测电子元件的状态下，将各电子元件放置在该托盘的指定区域内；
其中，所述指定区域的轮廓不大于所述托盘的轮廓，且各入料位置均设置在指定区域中。
进一步地，所述装载模块设置在所述框架内，且远离所述入料模块，以及，装载模块上设有若干限位槽；
其中，对于单个限位槽，其与所述电子元件在水平面上的投影尺寸及形状对应，且，限位槽底部开设有用以检测电子元件的检测孔。
进一步地，所述框架在所述入料模块的一侧开设有与入料区域对应的入料口，以及，在所述装载模块一侧开设有与装载模块对应的出料口。
进一步地，所述测试模块通过对所述各电子元件分别通电进行测试，且，测试模块在测试状态下，所述装载模块通过与测试模块连接对各电子元件分别通电。
进一步地，所述移载单元包括：
固定架，其固设在所述框架内，且设有一圆形通孔；
第一机械臂，其与所述固定架相连，且设有与所述圆形通孔共轴的第一支撑轴，以及，设置在远离所述第一支撑轴一端的圆孔；
第二机械臂，其与所述第一机械臂相连，且设有轴心穿过所述圆孔的第二支撑轴，以及，设置在远离第二支撑轴一端的固定模组；
机械爪，其设置在所述固定模组上，且设有垂直于所述第二机械臂的水平旋转轴，以及设置在远离第二机械臂一端的垂直旋转轴，并且，垂直旋转轴上设有真空吸盘；
动力模组，其分别设置在所述第一支撑轴、所述第二支撑轴、所述水平旋转轴、所述垂直旋转轴以及所述真空吸盘内。
进一步地，所述视觉单元包括：
入料摄像头，其设置在所述入料位置上方，且设置在与所述框架相连的入料滑轨上，用以拍摄并识别所述各待测电子元件；
装载摄像头，其设置在所述装载单元上方，且设置在与所述框架相连的装载滑轨上，用以拍摄并识别放置在装载模块上的所述各电子元件，以及，跟随装载模块进行对应的移动；
移载摄像头，其设置在所述移载单元上，用以跟随并识别移载单元的动作。
进一步地，所述控制单元根据所述视觉单元的拍摄并识别到对应的电子元件的种类以及位置，控制所述动力模组将对应的电子元件移载至所述对应位置。
其中，对于单个电子元件，所述控制单元根据该电子单元的种类确定该电子单元在所述入料位置的姿态对该电子元件的移载进行控制，
若该电子元件的重量不大于最大吸力阈值，所述控制单元控制所述移载单元将该电子元件吸起，并进行移动；
若该电子元件的重量不小于最大吸力阈值，所述控制单元控制所述移载单元将该电子元件利用机械爪进行移动；
其中，最大吸力阈值与所述移载单元的硬件性能有关；
在移载单元对所述电子元件进行移动时，若该电子元件的结构连接强度小于最小吸力阈值，所述控制单元控制所述移载单元将该电子元件利用机械爪进行移动；
其中，最小吸力阈值与所述移载单元的硬件性能有关，所述结构连接强度为电子元件的外壳与基板的连接强度。
进一步地，所述移载模块根据所述姿态数据以及所述装载模块的位置对所述各待测电子元件分别进行移载；
其中，在所述移载模块将所述单个电子元件放置在所述装载模块上，所述移载模块将元件倾斜预设角度，并将该电子元件较低的位置放置在装载模块上，并利用所述机械爪推动电子元件至所述对应位置以完成移载。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，利用设置框架、移载模块、入料模块、装载模块以及测试模块的方式，将电子元件进行移载并放置在对应的位置，在有效避免了因手动移载导致电子元件被污染的问题的同时，利用多个机械臂联合对电子元件进行翻转以及移载，并将电子元件与装载的容器相互结合，有效提升了电子元件移载的准确度，从而有效提升了电子元件移载过程的泛用性。
进一步地，利用设置视觉单元的方式，利用控制单元对机械手进行控制，在有效提升了机械手对电子元件移载的准确度的同时，对电子元件进行精确识别，避免了在移载过程中因机械手导致的损坏的同时，进一步提升了电子元件移载过程的泛用性。
进一步地，利用在托盘上设置入料位置的方式，将多个电子元件共同移载并测试，在有效提升了移载稳定性的同时，提升了测试效率，并且，通过设置凹槽的方式防止电子元件在测试或移动时发生偏移，从而进一步提升了电子元件移载过程的泛用性。
进一步地，利用设置包括若干关节的机械臂连接带有真空吸盘的机械爪的方式，在有效提升了机械臂的作业半径的同时，利用机械爪提升了移载的灵活性，从而进一步提升了电子元件移载过程的泛用性。
进一步地，利用在入料、出料以及机械手的对应位置摄像头的方式，对电子元件的移载过程进行监控，在有效提升了移载过程稳定性的同时，进一步提升了电子元件移载过程的泛用性。
进一步地，利用设置最小吸力阈值以及最大吸力阈值的方式，防止电子元件在移载中因机械手的移载动作出现的损坏，在有效防止电子元件被破坏的同时，进一步提升了电子元件移载过程的泛用性。
进一步地，利用将电子元件推送至凹槽的方式，对电子元件进行就位，在有效避免了电子元件在测试过程中的脱落问题的同时，进一步提升了电子元件移载过程的泛用性。
附图说明
图1为本发明基于机械臂协同的电子元件测试移载系统的连接示意图；
图2为本发明实施例移载装置的结构图；
图3为本发明实施例移载单元的结构图；
图4为本发明实施例入料区域中电子元件摆放示意图；
图5为本发明实施例的承载托盘示意图；
图6为本发明实施例装载模块外观；
其中：11，立柱；12，入料区域；13，支架；21，入料摄像头；22，移载摄像头；31，主电机底座；32，底座立柱；33，主电机；34，固定底板；35，关节电机；36，主电机支臂；40，视觉定位摄像头；41，关节电机支臂；42，旋转电机；43，吸嘴支架；44，真空吸嘴；45，托盘。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，其为本发明基于机械臂协同的电子元件测试移载系统的连接示意图，基于机械臂协同的电子元件测试移载系统，电子元件测试移载系统包括：
框架；
移载模块；
入料模块，其与移载模块相连，用以将各待测电子元件输送至入料位置；
装载模块，其与移载模块相连，用以在对应位置承接对应的电子元件；
测试模块，其与装载模块相连，用以对完成装载的电子元件进行测试；
其中，入料位置设置在框架内。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，利用设置框架、移载模块、入料模块、装载模块以及测试模块的方式，将电子元件进行移载并放置在对应的位置，在有效避免了因手动移载导致电子元件被污染的问题的同时，利用多个机械臂联合对电子元件进行翻转以及移载，并将电子元件与装载的容器相互结合，有效提升了电子元件移载的准确度，从而有效提升了电子元件移载拜访的泛用性。
请继续参阅图1所示，移载模块包括：
移载单元，其用以移动对应的电子元件；
视觉单元，其用以拍摄电子元件的姿态，并形成对应姿态数据；
控制单元，其与移载单元以及视觉单元相连，用以根据姿态数据控制移载单元将对应的电子元件移载至对应位置。
利用设置视觉单元的方式，利用控制单元对机械手进行控制，在有效提升了机械手对电子元件移载的准确度的同时，对电子元件进行精确识别，避免了在移载过程中因机械手导致的损坏的同时，进一步提升了电子元件移载过程的泛用性。
请参阅图2所示，其为本发明实施例移载装置的结构图，图中，框架由四根立柱11以及支架13构成，入料区域12中承接有进入该装置的若干电子元件，入料摄像头21以及移载摄像头22设置在框架上，且包含对应的导轨，入料摄像头21以及移载摄像头22能够沿导轨移动；
具体而言，入料模块上设有包括若干入料位置的托盘，入料模块在输送各待测电子元件的状态下，将各电子元件放置在该托盘的指定区域内；
其中，指定区域的轮廓不大于托盘的轮廓，且各入料位置均设置在指定区域中。
具体而言，装载模块设置在框架内，且远离入料模块，以及，装载模块上设有若干限位槽；
其中，对于单个限位槽，其与电子元件在水平面上的投影尺寸及形状对应，且，限位槽底部开设有用以检测电子元件的检测孔。
利用在托盘上设置入料位置的方式，将多个电子元件共同移载并测试，在有效提升了移载稳定性的同时，提升了测试效率，并且，通过设置凹槽的方式防止电子元件在测试或移动时发生偏移，从而进一步提升了电子元件移载过程的泛用性。
请继续参阅图2所示，框架在入料模块的一侧开设有与入料区域对应的入料口，以及，在装载模块一侧开设有与装载模块对应的出料口。
具体而言，测试模块通过对各电子元件分别通电进行测试，且，测试模块在测试状态下，装载模块通过与测试模块连接对各电子元件分别通电。
请配合图2参阅图3所示，其为本发明实施例移载单元的结构图，图中，主电机底座31一侧设有圆形通孔，底座立柱32穿过该圆形通孔，主电机33带动底座立柱32以底座立柱32的中轴为基准进行转动，以带动主电机支臂36移动，主电机支臂36末端设有圆孔，关节电机支臂41的一端穿过该圆孔，并通过关节电机35以该圆孔中心为轴进行转动；
旋转电机42设置在关节电机支臂41末端，用以控制吸嘴支架43进行水平和/或垂直方向的转动，真空吸嘴44设置在吸嘴支架43上；
吸嘴支架43上还设有机械爪，用以补充真空吸嘴44的抓取力；
固定地板34与主电机底座31相连，用以固定整个移载单元。
具体而言，移载单元包括：
固定架，其固设在框架内，且设有一圆形通孔；
第一机械臂，其与固定架相连，且设有与圆形通孔共轴的第一支撑轴，以及，设置在远离第一支撑轴一端的圆孔；
第二机械臂，其与第一机械臂相连，且设有轴心穿过圆孔的第二支撑轴，以及，设置在远离第二支撑轴一端的固定模组；
机械爪，其设置在固定模组上，且设有垂直于第二机械臂的水平旋转轴，以及设置在远离第二机械臂一端的垂直旋转轴，并且，垂直旋转轴上设有真空吸盘；
动力模组，其分别设置在第一支撑轴、第二支撑轴、水平旋转轴、垂直旋转轴以及真空吸盘内。
利用设置包括若干关节的机械臂连接带有真空吸盘的机械爪的方式，在有效提升了机械臂的作业半径的同时，利用机械爪提升了移载的灵活性，从而进一步提升了电子元件移载过程的泛用性。
请继续参阅图2以及图3所示，其中，视觉单元由视觉定位摄像头40，入料摄像头21以及移载摄像头22组成，包括：
入料摄像头，其设置在入料位置上方，且设置在与框架相连的入料滑轨上，用以拍摄并识别各待测电子元件；
装载摄像头，其设置在装载单元上方，且设置在与框架相连的装载滑轨上，用以拍摄并识别放置在装载模块上的各电子元件，以及，跟随装载模块进行对应的移动；
移载摄像头，其设置在移载单元上，用以跟随并识别移载单元的动作。
利用在入料、出料以及机械手的对应位置摄像头的方式，对电子元件的移载过程进行监控，在有效提升了移载过程稳定性的同时，进一步提升了电子元件移载过程的泛用性。
请参阅图4、图5以及图6所示，其分别为本发明实施例入料区域中电子元件摆放示意图、本发明实施例的承载托盘示意图以及本发明实施例装载模块外观；控制单元根据视觉单元的拍摄并识别到对应的电子元件的种类以及位置，控制动力模组将对应的电子元件移载至对应位置；
其中，对于单个电子元件，控制单元根据该电子单元的种类确定该电子单元在入料位置的姿态对该电子元件的移载进行控制，
若该电子元件的重量不大于最大吸力阈值，控制单元控制移载单元将该电子元件吸起，并进行移动；
若该电子元件的重量不小于最大吸力阈值，控制单元控制移载单元将该电子元件利用机械爪进行移动；
其中，最大吸力阈值与移载单元的硬件性能有关；
在移载单元对电子元件进行移动时，若该电子元件的结构连接强度小于最小吸力阈值，控制单元控制移载单元将该电子元件利用机械爪进行移动；
其中，最小吸力阈值与移载单元的硬件性能有关，结构连接强度为电子元件的外壳与基板的连接强度。
利用设置最小吸力阈值以及最大吸力阈值的方式，放置电子元件在移载中因机械手的移载动作出现的损坏，在有效防止电子元件被破坏的同时，进一步提升了电子元件移载过程的泛用性。
进一步地，移载模块根据姿态数据以及装载模块的位置对各待测电子元件分别进行移载；
其中，在移载模块将单个电子元件防止在装载模块上，移载模块将点子原件倾斜预设角度，并将该电子元件较低的位置放置在装载模块上，并利用机械爪推动电子元件完成移载。
利用将电子元件推送至凹槽的方式，对电子元件进行就位，在有效避免了电子元件在测试过程中的脱落问题的同时，进一步提升了电子元件移载过程的泛用性。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于机械臂协同的电子元件测试移载系统，其特征在于，其包括移载模块，且，移载模块包括：
移载单元，其用以移动对应的电子元件；
视觉单元，其用以拍摄电子元件的姿态，并形成对应姿态数据；
控制单元，其与所述移载单元以及所述视觉单元相连，用以根据所述姿态数据控制移载单元将对应的电子元件移载至对应位置。
2.根据权利要求1所述的基于机械臂协同的电子元件测试移载系统，其特征在于，所述电子元件测试移载系统包括：
框架；
所述移载模块；
入料模块，其与所述移载模块相连，用以将各待测电子元件输送至入料位置；
装载模块，其与所述移载模块相连，用以在所述对应位置承接对应的电子元件；
测试模块，其与所述装载模块相连，用以对完成装载的电子元件进行测试；
其中，所述入料位置设置在所述框架内。
3.根据权利要求2所述的基于机械臂协同的电子元件测试移载系统，其特征在于，所述入料模块上设有包括若干入料位置的托盘，入料模块在输送所述各待测电子元件的状态下，将各电子元件放置在该托盘的指定区域内；
其中，所述指定区域的轮廓不大于所述托盘的轮廓，且各入料位置均设置在指定区域中。
4.根据权利要求2所述的基于机械臂协同的电子元件测试移载系统，其特征在于，所述装载模块设置在所述框架内，且远离所述入料模块，以及，装载模块上设有若干限位槽；
其中，对于单个限位槽，其与所述电子元件在水平面上的投影尺寸及形状对应，且，限位槽底部开设有用以检测电子元件的检测孔。
5.根据权利要求3或4任一项所述的基于机械臂协同的电子元件测试移载系统，其特征在于，所述框架在所述入料模块的一侧开设有与入料区域对应的入料口，以及，在所述装载模块一侧开设有与装载模块对应的出料口。
6.根据权利要求5所述的基于机械臂协同的电子元件测试移载系统，其特征在于，所述测试模块通过对所述各电子元件分别通电进行测试，且，测试模块在测试状态下，所述装载模块通过与测试模块连接对各电子元件分别通电。
7.根据权利要求2所述的基于机械臂协同的电子元件测试移载系统，其特征在于，所述移载单元包括：
固定架，其固设在所述框架内，且设有一圆形通孔；
第一机械臂，其与所述固定架相连，且设有与所述圆形通孔共轴的第一支撑轴，以及，设置在远离所述第一支撑轴一端的圆孔；
第二机械臂，其与所述第一机械臂相连，且设有轴心穿过所述圆孔的第二支撑轴，以及，设置在远离第二支撑轴一端的固定模组；
机械爪，其设置在所述固定模组上，且设有垂直于所述第二机械臂的水平旋转轴，以及设置在远离第二机械臂一端的垂直旋转轴，并且，垂直旋转轴上设有真空吸盘；
动力模组，其分别设置在所述第一支撑轴、所述第二支撑轴、所述水平旋转轴、所述垂直旋转轴以及所述真空吸盘内。
8.根据权利要求2所述的基于机械臂协同的电子元件测试移载系统，其特征在于，所述视觉单元包括：
入料摄像头，其设置在所述入料位置上方，且设置在与所述框架相连的入料滑轨上，用以拍摄并识别所述各待测电子元件；
装载摄像头，其设置在所述装载单元上方，且设置在与所述框架相连的装载滑轨上，用以拍摄并识别放置在装载模块上的所述各电子元件，以及，跟随装载模块进行对应的移动；
移载摄像头，其设置在所述移载单元上，用以跟随并识别移载单元的动作。
9.根据权利要求6或7或8任一项所述的基于机械臂协同的电子元件测试移载系统，其特征在于，所述控制单元根据所述视觉单元的拍摄并识别到对应的电子元件的种类以及位置，控制所述动力模组将对应的电子元件移载至所述对应位置；
其中，对于单个电子元件，所述控制单元根据该电子单元的种类确定该电子单元在所述入料位置的姿态对该电子元件的移载进行控制，
若该电子元件的重量不大于最大吸力阈值，所述控制单元控制所述移载单元将该电子元件吸起，并进行移动；
若该电子元件的重量不小于最大吸力阈值，所述控制单元控制所述移载单元将该电子元件利用机械爪进行移动；
其中，最大吸力阈值与所述移载单元的硬件性能有关；
在移载单元对所述电子元件进行移动时，若该电子元件的结构连接强度小于最小吸力阈值，所述控制单元控制所述移载单元将该电子元件利用机械爪进行移动；
其中，最小吸力阈值与所述移载单元的硬件性能有关，所述结构连接强度为电子元件的外壳与基板的连接强度。
10.根据权利要求9所述的基于机械臂协同的电子元件测试移载系统，其特征在于，所述移载模块根据所述姿态数据以及所述装载模块的位置对所述各待测电子元件分别进行移载；
其中，在所述移载模块将所述单个电子元件放置在所述装载模块上，所述移载模块将元件倾斜预设角度，并将该电子元件较低的位置放置在装载模块上，并利用所述机械爪推动电子元件完成移载。
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