TW201627097A - 具空間路徑追蹤銲接機 - Google Patents
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Abstract
本發明之具空間路徑追蹤銲接機設有一空間路徑追蹤系統與一控制系統，其中，該空間路徑追蹤系統設有一XYZ移動裝置，用以控制X-Y-Z三軸向的移動，並且於Z軸移動組件上裝設有一平面量測裝置與一高度量測裝置，利用控制系統進行操作時，先以平面量測裝置拍攝待銲接物的影像，再以影像處理技術規畫出平面路徑，接著再以高度量測裝置以非接觸的雷射測距檢測出待銲接物的高度，再透過電腦機主機統整規劃出待銲接的空間路徑，最後以裝設於Z軸移動組件上的一銲接裝置沿著所規畫的空間路徑進行銲接加工，藉此，可有效地降低銲接加工作業上的危險，並可提升加工的效率與品質。
Description
本發明係關於一種銲接裝置，尤指一種利用非接觸式量測達成自動尋跡銲接功能之空間路徑追焊接機。
現有銲接作業大多是透過人工方式，進行銲接位置的尋找、校正及焊道加工，並且需要透過專業的銲接人員，利用目測方式來判斷與操作銲接的加工路徑，然而，透過人工的銲接加工方式，不僅需要專業的銲接人員進行判別與操作之外，同時亦需要花費大量的作業時間，因此，會相對地降低生產效率，進而影響出貨時間、降低銲接精度；再者，透過人工方式進行銲接加工，不僅會增加人力成本且會增加工作上的危險程度，尚有待改進之處。
有鑑於現有銲接加工需透過專業人士操作，且操作時有相當的危險程度，因此，本發明人特經過不斷的試驗與研究，終於發展出一種能改進現有缺失之具空間路徑追蹤銲接機，以提供非接觸式量測以及自動尋跡功能，而得以自動化銲接加工作業，提升銲接加工品質與操作上的安全性。
本發明提供一種具空間路徑追蹤銲接機，包含有: 一空間路徑追蹤系統，其包含有一XYZ移動裝置、一平面量測裝置、一高度量測裝置與一銲接裝置，其中，該XYZ移動裝置包含有相互垂直設置的一X軸移動組件、一Y軸移動組件與一Z軸移動組件，該X軸移動組件呈水平設置，該Y軸移動組件垂直於該X軸移動組件呈水平設置，該Z軸移動組件則直立設置於該X軸移動組件上；該平面量測裝置組設於該Z軸移動組件上，並設有一對應朝向該Y軸移動組件的影像擷取器；該高度量測裝置組設於該Z軸移動組件上，並設有一朝向該Y軸移動組件的雷射測距儀；該銲接裝置組設於高度量測裝置的下端，且相鄰於該雷射測距儀； 一控制系統電連結於空間路徑追蹤系統，用以驅動X軸移動組件與Y軸移動組件移動至對應於待測物位置，並啟動平面量測裝置使影像擷取器拍攝待測物影像，並且將擷取影像進行影像處理及運算出平面路徑，再驅動X軸移動組件與Y軸移動組件移動，並啟動高度量測裝置的雷射測距儀，以統整運算規劃出待銲接的空間路徑，再驅動X軸移動組件、Y軸移動組件與Z軸移動組件，同時啟動銲接裝置沿所規畫的空間路徑進行銲接加工。
較佳的是，上述的X軸移動組件於水平位置設有一基座，於該基座兩側分別形成有相互平行且間隔的一X軸滑軌，於該X軸滑軌之間設有一螺桿，該螺桿的兩端可轉動地穿設於該基座的兩端，並以其中一端可連動地組設於一伺服馬達上，再於該兩X軸滑軌上跨設一X軸滑動台，該X軸滑動台連動於該螺桿； 上述的Y軸移動組件以垂直對應X軸移動組件中間的方式，水平設置有一基座，於該基座的兩側分別形成有相互平行且間隔的一Y軸滑軌，於該兩Y軸滑軌之間設有一螺桿，該螺桿之兩端可轉動地穿設於該基座的兩端，並以其中一端可連動地組設於一伺服馬達上，再於該兩Y軸滑軌上跨設一Y軸滑動台，以供待銲接工件固定放置，該Y軸滑動台連動於該螺桿；以及 上述的Z軸移動組件直立設置於該X軸移動組件上，並於該X軸滑動台上設有一基座，並於該基座朝向該Y軸移動組件的側面上，分別形成有相互平行且間隔的一Z軸滑軌，於該兩Z軸滑軌之間設有一螺桿，該螺桿之兩端可轉動地穿設於該基座的兩端，並以其中一端可連動地組設於一伺服馬達上，再於該兩Z軸滑軌上跨設一Z軸滑動台，該Z軸滑動台連動於該螺桿。
較佳的是，上述的平面量測裝置包含有一結合臂、該影像擷取器與一光源，其中，該結合臂的一端固定組設於該Z軸滑動台上，並朝向該Y軸移動組件方向延伸，該影像擷取器則組設於該結合臂的另端，並對應朝向下方的該Y軸移動組件，該光源固定設置於該結合臂的另端，且相鄰於影像擷取器。
較佳的是，上述的光源為一環型光源，並環套設置於該影像擷取器的周圍。
較佳的是，上述的高度量測裝置包含有一組裝臂與該雷射測距儀，其中，該組裝臂的一端固定組設於該Z軸滑動台上，並向下朝該Y軸移動組件方向延伸，該雷射測距儀則組設於該組裝臂的下端一側，並對應朝向下方的該Y軸移動組件。
較佳的是，上述的銲接裝置為銲槍。
較佳的是，上述的該控制系統包含有一電腦主機與一螢幕顯示器， 該電腦主機電連結於該空間路徑追蹤系統，該螢幕顯示器則電連結於該電腦主機。
藉由上述的結構，本發明的具空間路徑追蹤銲接機能有效地利用平面影像擷取技術與雷射非接觸式高度量測技術，透過控制系統的程式運算與路徑規劃，進而得出待銲接的空間路徑，並且利用控制系統分別驅動XYZ移動裝置與銲接裝置，即可完成銲接裝置的自動循跡銲接功能，將可有效地降低作業上的危險，同時可提升銲接加工的效率與品質。
請參照圖1，本發明之具空間路徑追蹤銲接機，其包含有一空間路徑追蹤系統與一控制系統50。
請參照圖1與圖2，該空間路徑追蹤系統包含有一XYZ移動裝置10、一平面量測裝置20、一高度量測裝置30、一銲接裝置40，其中，該XYZ移動裝置10包含有一X軸移動組件11、一Y軸移動組件12與一Z軸移動組件13，該X軸移動組件11為水平設置的移動組件，其於工作台面上水平設置有一長條狀的基座110，於基座110的兩側分別形成有相互平行且間隔的一X軸滑軌111，於兩X軸滑軌111之間設有一長條狀螺桿112，該螺桿112之兩端可轉動地穿設於基座110的兩端，並以其中一端可連動地組設於一伺服馬達113上，再於兩X軸滑軌111上跨設一X軸滑動台114，該X軸滑動台114連動於該螺桿112；
該Y軸移動組件12為另一水平設置的移動組件，其於工作台面上以垂直對應X軸移動組件11中間的方式，水平設置有一長條狀的基座120，於基座120的兩側分別形成有相互平行且間隔的一Y軸滑軌121，於兩Y軸滑軌121之間設有一長條狀螺桿122，該螺桿122之兩端可轉動地穿設於基座120的兩端，並以其中一端可連動地組設於一伺服馬達123上，再於兩Y軸滑軌121上跨設一Y軸滑動台124，該Y軸滑動台124連動於該螺桿122，且該Y軸滑動台124上可提供固定與放置待銲接工件；
該Z軸移動組件13為直立設置的移動組件，其於X軸移動組件11的X軸滑動台114上直立設置有一長條狀的基座130，並於基座130朝向Y軸移動組件12的側面上，分別形成有相互平行且間隔的一Z軸滑軌131，於兩Z軸滑軌131之間設有一長條狀螺桿132，該螺桿132之兩端可轉動地穿設於基座130的兩端，並以其中一端可連動地組設於一伺服馬達133上，再於兩Z軸滑軌131上跨設一Z軸滑動台134，該Z軸滑動台134連動於該螺桿132；
該平面量測裝置20組設於Z軸移動組件13上，並包含有一結合臂21、一影像擷取器22與一光源23，其中，該結合臂21的一端固定組設於Z軸滑動台134上，並朝向Y軸移動組件12方向延伸，該影像擷取器22則組設於該結合臂21的另端，並對應朝向下方的Y軸移動組件12，該光源23固定設置於該結合臂21的另端，且相鄰於影像擷取器22，該光源23的光線朝向下方的Y軸移動組件12照射，較佳的是，該光源23為一環型光源23環套設置於影像擷取器22的周圍；
該高度量測裝置30組設於Z軸移動組件13上，並包含有一組裝臂31與一雷射測距儀32，其中，該組裝臂31的一端固定組設於Z軸滑動台134上，並呈L形狀錯開平面量測裝置20的位置後，向下朝Y軸移動組件12方向延伸，該雷射測距儀32則組設於該組裝臂31的下端一側，並對應朝向下方的Y軸移動組件12；
該銲接裝置40組設於高度量測裝置30的組裝臂31下端的另側，且相鄰於雷射測距儀32，較佳的是，該銲接裝置40為銲槍；
該控制系統50電連結於空間路徑追蹤系統(如圖1之示意圖所示)，並包含有一電腦主機51與一螢幕顯示器52，該電腦主機51可執行接收訊號、影像處理、程式運算、輸出訊號等程式，用以處理訊號及控制操作空間路徑追蹤系統；該螢幕顯示器52則電連結於電腦主機51，用以顯示影像、數據資料、運作狀態等，本實施例之控制系統50是以傳輸線達成電連結的技術手段，亦可為無限傳輸達成電連結的技術手段；
本發明之具空間路徑追蹤銲接機於操作使用時，請參照圖1與圖2，先將一待測物60固定放置於Y軸滑動台124上，並維持Z軸移動組件13固定於一定高度位置，接著透過控制系統50驅動X軸移動組件11的伺服馬達113旋轉螺桿112，使X軸滑動台114相對X軸滑軌111移動至對應於Y軸滑動台124，並且使平面量測裝置20對應於待測物60的第一擷取區A1(如圖3中兩點鏈線所示)，此時，啟動平面量測裝置20的光源23與影像擷取器22，於拍攝待測物60上第一擷取區A1的影像後，將訊號傳回控制系統50的電腦主機51；
接著，控制系統50驅動Y軸移動組件12的伺服馬達123旋轉螺桿122，使Y軸滑動台124相對Y軸滑軌121，使平面量測裝置20對應於待測物60的第二擷取區A2(如圖4中兩點鏈線所示)，此時，啟動平面量測裝置20的光源23與影像擷取器22，於拍攝待測物60上第二擷取區A2的影像後，將訊號傳回控制系統50的電腦主機51；
接著，控制系統50驅動X軸移動組件11的伺服馬達113旋轉螺桿112，使X軸滑動台114相對X軸滑軌111，使平面量測裝置20對應於待測物60的第三擷取區A3(如圖5中兩點鏈線所示)，此時，啟動平面量測裝置20的光源23與影像擷取器22，於拍攝待測物60上第三擷取區A3的影像後，將訊號傳回控制系統50的電腦主機51；
最後，控制系統50驅動Y軸移動組件12的伺服馬達旋轉螺桿，使Y軸滑動台124相對Y軸滑軌121，使平面量測裝置20對應於待測物60的第四擷取區A4(如圖6中兩點鏈線所示)，此時，啟動平面量測裝置20的光源23與影像擷取器22，於拍攝待測物60上第四擷取區A4的影像後，將訊號傳回控制系統50的電腦主機51；
待平面量測作業完成後，控制系統50的電腦主機51便會利用影像處理技術將A1到A4四張擷取影像進行縫合，並且運算出待銲接的平面路徑，此時，透過電腦主機51將平面路徑轉換成控制訊號，同時傳遞給X軸移動組件11與Y軸移動組件12，並且令Z軸移動組件13在維持固定高度的狀態下，根據X軸移動組件11與Y軸移動組件12接收到的控制訊號，而沿待銲接的平面路徑自動移動，此時，啟動高度量測裝置30上的雷射測距儀32，同步量測待銲接平面路徑上多點的高度位置，並且將量測到的各點的高度數據傳回控制系統50的電腦主機51，待高度量測完畢後，再藉由電腦主機51統整運算並規劃出待銲接的立體空間路徑；
接著，控制系統50將空間路徑轉換成訊號，並將訊號輸出至XYZ移動裝置10，如圖7所示，以驅動X軸移動組件11、一Y軸移動組件12與一Z軸移動組件13同時作動，藉此帶動銲接裝置40沿著所規劃的空間路徑移動，並同時進行自動銲接加工作業。
藉由上述的結構與操作步驟，將可有效地利用平面影像擷取技術與雷射非接觸式高度量測技術，透過控制系統50的程式運算與路徑規劃，進而得出待銲接的空間路徑，並且利用控制系統50分別驅動XYZ移動裝置10與銲接裝置40，即可完成銲接裝置40的自動循跡銲接功能，將可有效地降低作業上的危險，同時可提升銲接加工的效率與品質。
10‧‧‧XYZ移動裝置
11‧‧‧X軸移動組件
110‧‧‧基座
111‧‧‧X軸滑軌
112‧‧‧螺桿
113‧‧‧伺服馬達
114‧‧‧X軸滑動台
12‧‧‧Y軸移動組件
120‧‧‧基座
121‧‧‧Y軸滑軌
122‧‧‧螺桿
123‧‧‧伺服馬達
124‧‧‧Y軸滑動台
13‧‧‧Z軸移動組件
130‧‧‧基座
131‧‧‧Z軸滑軌
132‧‧‧螺桿
133‧‧‧伺服馬達
134‧‧‧Z軸滑動台
20‧‧‧平面量測裝置
21‧‧‧結合臂
22‧‧‧影像擷取器
23‧‧‧光源
30‧‧‧高度量測裝置
31‧‧‧組裝臂
32‧‧‧雷射測距儀
40‧‧‧銲接裝置
50‧‧‧控制系統
51‧‧‧電腦主機
52‧‧‧螢幕顯示器
60‧‧‧待測物
A1‧‧‧第一擷取區
A2‧‧‧第二擷取區
A3‧‧‧第三擷取區
A4‧‧‧第四擷取區
11‧‧‧X軸移動組件
110‧‧‧基座
111‧‧‧X軸滑軌
112‧‧‧螺桿
113‧‧‧伺服馬達
114‧‧‧X軸滑動台
12‧‧‧Y軸移動組件
120‧‧‧基座
121‧‧‧Y軸滑軌
122‧‧‧螺桿
123‧‧‧伺服馬達
124‧‧‧Y軸滑動台
13‧‧‧Z軸移動組件
130‧‧‧基座
131‧‧‧Z軸滑軌
132‧‧‧螺桿
133‧‧‧伺服馬達
134‧‧‧Z軸滑動台
20‧‧‧平面量測裝置
21‧‧‧結合臂
22‧‧‧影像擷取器
23‧‧‧光源
30‧‧‧高度量測裝置
31‧‧‧組裝臂
32‧‧‧雷射測距儀
40‧‧‧銲接裝置
50‧‧‧控制系統
51‧‧‧電腦主機
52‧‧‧螢幕顯示器
60‧‧‧待測物
A1‧‧‧第一擷取區
A2‧‧‧第二擷取區
A3‧‧‧第三擷取區
A4‧‧‧第四擷取區
圖1為本發明之具空間路徑追蹤銲接機之外觀示意圖。 圖2為本發明之具空間路徑追蹤銲接機之空間路徑追蹤系統之外觀立體圖。 圖3為本發明之具空間路徑追蹤銲接機進行平面量測的操作示意圖。 圖4為本發明之具空間路徑追蹤銲接機進行平面量測的操作示意圖。 圖5為本發明之具空間路徑追蹤銲接機進行平面量測的操作示意圖。 圖6為本發明之具空間路徑追蹤銲接機進行平面量測的操作示意圖。 圖7為本發明之具空間路徑追蹤銲接機進行銲接加工的操作示意圖。
10‧‧‧XYZ移動裝置
20‧‧‧平面量測裝置
30‧‧‧高度量測裝置
40‧‧‧銲接裝置
50‧‧‧控制系統
51‧‧‧電腦主機
52‧‧‧螢幕顯示器
60‧‧‧待測物
Claims (7)
- 一種具空間路徑追蹤銲接機，包含有: 一空間路徑追蹤系統，其包含有一XYZ移動裝置、一平面量測裝置、一高度量測裝置與一銲接裝置，其中，該XYZ移動裝置包含有相互垂直設置的一X軸移動組件、一Y軸移動組件與一Z軸移動組件，該X軸移動組件呈水平設置，該Y軸移動組件垂直於該X軸移動組件呈水平設置，該Z軸移動組件則直立設置於該X軸移動組件上；該平面量測裝置組設於該Z軸移動組件上，並設有一對應朝向該Y軸移動組件的影像擷取器；該高度量測裝置組設於該Z軸移動組件上，並設有一朝向該Y軸移動組件的雷射測距儀；該銲接裝置組設於高度量測裝置的下端，且相鄰於該雷射測距儀； 一控制系統電連結於空間路徑追蹤系統，用以驅動X軸移動組件與Y軸移動組件移動至對應於待測物位置，並啟動平面量測裝置使影像擷取器拍攝待測物影像，並且將擷取影像進行影像處理及運算出平面路徑，再驅動X軸移動組件與Y軸移動組件移動，並啟動高度量測裝置的雷射測距儀，以統整運算規劃出待銲接的空間路徑，再驅動X軸移動組件、Y軸移動組件與Z軸移動組件，同時啟動銲接裝置沿所規畫的空間路徑進行銲接加工。
- 如請求項1所述之具空間路徑追蹤銲接機，其中，上述的X軸移動組件於水平位置設有一基座，於該基座兩側分別形成有相互平行且間隔的一X軸滑軌，於該X軸滑軌之間設有一螺桿，該螺桿的兩端可轉動地穿設於該基座的兩端，並以其中一端可連動地組設於一伺服馬達上，再於該兩X軸滑軌上跨設一X軸滑動台，該X軸滑動台連動於該螺桿； 上述的Y軸移動組件以垂直對應X軸移動組件中間的方式，水平設置有一基座，於該基座的兩側分別形成有相互平行且間隔的一Y軸滑軌，於該兩Y軸滑軌之間設有一螺桿，該螺桿之兩端可轉動地穿設於該基座的兩端，並以其中一端可連動地組設於一伺服馬達上，再於該兩Y軸滑軌上跨設一Y軸滑動台，以供待銲接工件固定放置，該Y軸滑動台連動於該螺桿； 上述的Z軸移動組件直立設置於該X軸移動組件上，並於該X軸滑動台上設有一基座，並於該基座朝向該Y軸移動組件的側面上，分別形成有相互平行且間隔的一Z軸滑軌，於該兩Z軸滑軌之間設有一螺桿，該螺桿之兩端可轉動地穿設於該基座的兩端，並以其中一端可連動地組設於一伺服馬達上，再於該兩Z軸滑軌上跨設一Z軸滑動台，該Z軸滑動台連動於該螺桿。
- 如請求項2所述之具空間路徑追蹤銲接機，其中，上述的平面量測裝置包含有一結合臂、該影像擷取器與一光源，其中，該結合臂的一端固定組設於該Z軸滑動台上，並朝向該Y軸移動組件方向延伸，該影像擷取器則組設於該結合臂的另端，並對應朝向下方的該Y軸移動組件，該光源固定設置於該結合臂的另端，且相鄰於影像擷取器。
- 如請求項3所述之具空間路徑追蹤銲接機，其中，上述的光源為一環型光源，並環套設置於該影像擷取器的周圍。
- 如請求項4所述之具空間路徑追蹤銲接機，其中，上述的高度量測裝置包含有一組裝臂與該雷射測距儀，其中，該組裝臂的一端固定組設於該Z軸滑動台上，並向下朝該Y軸移動組件方向延伸，該雷射測距儀則組設於該組裝臂的下端一側，並對應朝向下方的該Y軸移動組件。
- 如請求項5所述之具空間路徑追蹤銲接機，其中，上述的銲接裝置為銲槍。
- 如請求項6所述之具空間路徑追蹤銲接機，其中，上述的該控制系統包含有一電腦主機與一螢幕顯示器， 該電腦主機電連結於該空間路徑追蹤系統，該螢幕顯示器則電連結於該電腦主機。
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| TWI670139B (zh) * | 2018-06-25 | 2019-09-01 | 新代科技股份有限公司 | 加工系統 |
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2015
- 2015-01-23 TW TW104102193A patent/TWI580508B/zh not_active IP Right Cessation
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