TWI550373B - 自動更換測針系統及方法 - Google Patents

Description

自動更換測針系統及方法

本發明涉及一種量測系統及方法，尤其是關於一種量測過程中自動更換測針的系統及方法。

當前，對產品的檢測大多是利用量測機台完成的。量測機台於對產品進行檢測的過程中可能會使用測針量測產品的特殊部位，如凹槽等。測針有不同的形狀，如球形測針、柱形測針等，相同形狀的測針亦分為不同的大小型號。於量測不同的產品或者某一產品的不同部位時通常需要更換不同型號甚至不同形狀的測針。以往，測針的更換均是量測工程師手動執行的，如此不僅浪費人力，而且必然導致延長產品的量測時間。

鑒於以上內容，有必要提出一種自動更換測針系統及方法，其可以於產品的量測過程中自動換取不同的測針，以簡化量測過程。

所述之自動更換測針系統應用於計算裝置。該計算裝置與量測機台相連。所述量測機台包括機械手臂及載物台，所述機械手臂的末端安裝有測針，所述載物臺上放置有放針架，該放針架包括多個卡槽，每一個卡槽中放置不同的測針，該系統包括：校正資料創建模組，用於獲取所述量測機台的機械座標系中的選取的一個 點、一條線及一個面的第一位置座標，利用所述第一位置座標構建一個第一座標系，根據機械座標系與該第一座標系之間的轉換關係，換算出上述點、線及面於所述第一座標系中的第二位置座標；操作所述機械手臂分別移動到所述第二位置座標處，以利用所述測針於所述放針架上定位上述點、線及面；獲取該點、線、面於機械座標系中的第三位置座標，並換算出該點、線、面於所述第一座標系中的第四位置座標；利用所述第四位置座標構建一個第二座標系；根據所述放針架上的尺寸資料計算出所述放針架上的各個卡槽於所述第二座標系中的位置座標；及根據機械座標系與第二座標系之間的轉換關係，將各個卡槽於所述第二座標系中的位置座標轉換成於機械座標系中的位置座標，從而得到所述放針架的校正資料；校正資料獲取模組，用於從所述計算裝置的儲存器中讀取所述放針架的校正資料，並從該校正資料中獲取用於放置當前需要放下或者取得的測針的卡槽於量測機台的機械座標系中的位置座標；第一控制模組，用於控制量測機台的機械手臂向上述位置座標處移動；及第二控制模組，用在於機械手臂移動到上述位置座標處時，控制機械手臂自動進行放針、取針的操作。

所述之自動更換測針方法運行於計算裝置。該計算裝置與量測機台相連。所述量測機台包括機械手臂及載物台。所述機械手臂的末端安裝有測針。所述載物臺上放置有放針架。該放針架包括多個卡槽。每一個卡槽中放置不同的測針。該方法包括：校正資料創建步驟：獲取所述量測機台的機械座標系中的選取的一個點、一條線及一個面的第一位置座標，利用所述第一位置座標構建一個第一座標系，根據機械座標系與該第一座標系之間的轉換關係 ，換算出上述點、線及面於所述第一座標系中的第二位置座標；操作所述機械手臂分別移動到所述第二位置座標處，以利用所述測針於所述放針架上定位上述點、線及面；獲取該點、線、面於機械座標系中的第三位置座標，並換算出該點、線、面於所述第一座標系中的第四位置座標；利用所述第四位置座標構建一個第二座標系；根據所述放針架上的尺寸資料計算出所述放針架上的各個卡槽於所述第二座標系中的位置座標；及根據機械座標系與第二座標系之間的轉換關係，將各個卡槽於所述第二座標系中的位置座標轉換成於機械座標系中的位置座標，從而得到所述放針架的校正資料；校正資料獲取步驟：從所述計算裝置的儲存器中讀取所述放針架的校正資料，並從該校正資料中獲取用於放置當前需要放下或者取得的測針的卡槽於量測機台的機械座標系中的位置座標；第一控制步驟：控制量測機台的機械手臂向上述位置座標處移動；及第二控制步驟：於機械手臂移動到上述位置座標處時，控制機械手臂自動進行放針、取針的操作。

相較於習知技術，本發明所提供的自動更換測針系統及方法於進行產品量測的過程中，可以快速、準確地換取所需要的不同型號、不同形狀的測針，從而簡化了量測過程，減輕了量測工程師的工作量。

1‧‧‧計算設備

10‧‧‧自動更換測針系統

11‧‧‧儲存器

12‧‧‧處理器

2‧‧‧量測機台

20‧‧‧機械手臂

21‧‧‧測針

22‧‧‧X軸光學尺

23‧‧‧Y軸光學尺

24‧‧‧Z軸光學尺

25‧‧‧載物台

3‧‧‧放針架

30‧‧‧卡槽

100‧‧‧判斷模組

101‧‧‧校正資料創建模組

102‧‧‧校正資料獲取模組

103‧‧‧第一控制模組

104‧‧‧檢測模組

105‧‧‧第二控制模組

圖1係本發明自動更換測針系統較佳實施例的應用環境圖。

圖2係本發明自動更換測針系統較佳實施例的功能模組圖。

圖3係本發明自動更換測針方法較佳實施例的方法流程圖。

圖4係圖3中步驟S11的細化流程圖。

參閱圖1所示，係本發明自動更換測針系統較佳實施例的應用環境圖。該自動更換測針系統10應用於計算設備1中，如電腦、伺服器等。該計算設備1還包括儲存器11及處理器12。

計算設備1與一台量測機台2通訊連接。該量測機台2包括機械手臂20及測針21。所述測針21安裝於機械手臂20的末端，因此，可以藉由機械手臂20移動到量測機台2的任意位置。所述量測機台2還包括X軸光學尺22、Y軸光學尺23及Z軸光學尺24，分別用於獲取量測機台2的機械座標系(如圖1的XYZ座標系)中任意點的X軸座標值、Y軸座標值及Z軸座標值。所述量測機台2還包括載物台25。放針架3放置於載物台25上，包括多個卡槽30。其中，每一個卡槽30中放置有一個測針，不同的卡槽30放置不同形狀、不同型號的測針。

所述自動更換測針系統10用於計算出放針架3的校正資料，根據該校正資料控制機械手臂20移動到放針架3的位置處，以實現自動對測針21進行放針、取針等的操作。

儲存器11用於儲存所述放針架3的校正資料以及所述自動更換測針系統10的程式化代碼。該儲存器11可以為智慧媒體卡(smart media card)、安全數位卡(secure digital card)、快閃記憶體卡(flash card)等儲存設備。

處理器12用於執行所述自動更換測針系統10的程式化代碼，提供自動更換測針系統10的各功能(詳見圖3中描述)。

參閱圖2所示，係本發明自動更換測針系統10較佳實施例的功能模組圖。該自動更換測針系統10包括判斷模組100、校正資料創建模組101、校正資料獲取模組102、第一控制模組103、檢測模組104、及第二控制模組105。以下結合圖3和圖4說明模組100~105的功能。

參閱圖3所示，是本發明自動更換測針方法較佳實施例的方法流程圖。根據不同的需求，該圖3所示流程圖中步驟的順序可以改變，某些步驟可以省略。

步驟S10，判斷模組100判斷儲存器11中是否存在放針架3的校正資料。本實施例中，所述放針架3的校正資料可以放於儲存器11的一個特定位置或者以一個特定名稱的文檔儲存於儲存器11的任何位置。所述判斷模組100根據儲存器11的上述特定位置是否有資料，或者該儲存器11中是否有特定名稱的文檔判斷儲存器11中是否存在放針架3的校正資料。

當然，判斷模組100亦可以根據其他方法判斷儲存器11中是否存在放針架3的校正資料，這裡不一一介紹。若儲存器11中不存在放針架3的校正資料，則流程進入步驟S11。否則，若儲存器11中存在放針架3的校正資料，則流程直接進入步驟S12。所述校正資料包括，但不限於，放針架3的每一個卡槽30於量測機台2的機械座標系中的位置座標等。

於步驟S11中，校正資料創建模組101創建放針架的校正資料，並將該校正資料儲存於儲存器11中。如上所述，該校正資料創建模組101可以將校正資料儲存於儲存器11的一個特定位置或者以一個特定名稱的文檔儲存於儲存器11的任何位置。步驟S11，即如 何創建放針架3的校正資料於下述對圖4的描述中介紹。

於步驟S12中，校正資料獲取模組102從儲存器11中讀取放針架3的校正資料。

步驟S13，校正資料獲取模組102從上述校正資料中獲取用於放置當前需要放下或者取得的測針21的卡槽30於量測機台2的機械座標系中的位置座標。

步驟S14，第一控制模組103控制機械手臂20向上述位置座標處移動，以使測針21達到上述卡槽30處。

步驟S15，檢測模組104即時判斷機械手臂20於移動過程中測針21是否有發生碰撞。所述碰撞是指測針21與除了上述位置座標所指示位置之外的其他位置發生接觸。當測針21發生碰撞時，該測針21會發出一個訊號，檢測模組104根據測針21發出的訊號判斷機械手臂20於移動過程中測針21有發生碰撞。若有發生碰撞，則流程執行步驟S16。否則，若沒有碰撞發生，則流程執行步驟S17。

於步驟S16中，第一控制模組103控制上述機械手臂20停止移動。至此，流程結束。

於步驟S17中，第二控制模組105於機械手臂20移動到上述位置座標處時，控制機械手臂20自動進行放針、取針的操作，以放下或者更換成其他類型、其他尺寸的測針21。

參閱圖4所示，係圖3中步驟S11，即如何創建放針架3的校正資料的細化流程圖。根據不同的需求，圖4所示流程圖中步驟的順序可以改變，某些步驟可以省略。

步驟S110，校正資料創建模組101接收用戶操控機械手臂20，利用測針21於放針架3上任意選取的一個點、一條線及一個面。所述線是藉由於放針架3上選擇兩個點生成，所述面是藉由於放針架3上選擇三個或者以上點生成。

步驟S111，校正資料創建模組101利用X軸光學尺22，Y軸光學尺23及Z軸光學尺24獲取上述點、線、面於量測機台2的機械座標系中的第一位置座標。點的位置座標是指該點的座標；線的座標是指生成該條線的兩個點的座標；及面的座標是指生成該面的三個或者以上點的座標。

步驟S112，校正資料創建模組101判斷上述點、線及面是否能夠構建成一個座標系。例如，當上述線於面的投影為一個點時，該點、線及面不能夠成一個座標系。若不能構建一個座標系，則步驟S113，校正資料創建模組101通知用戶重新選取點、線及面，並返回步驟S110。否則，若能夠構建座標系，則流程執行步驟S114。

於步驟S114中，校正資料創建模組101利用上述點、線及面於機械座標系中的第一位置座標構建一個第一座標系，該校正資料創建模組101利用上述點構建第一座標系的原點，利用上述線構建第一座標系的X軸及利用上述面構建第一座標系的XY平面。

步驟S115，校正資料創建模組101根據機械座標系與該第一座標系之間的轉換關係，換算出上述點、線及面於第一座標系中的第二位置座標。

步驟S116，校正資料創建模組101根據上述點、線及面於第一座 標系中的第二位置座標，自動操作機械手臂20分別移動到上述點、線及面於第一座標系中的第二位置座標處，以利用測針21於放針架3上定位上述點、線及面。

步驟S117，校正資料創建模組101利用X軸光學尺22，Y軸光學尺23及Z軸光學尺24獲取該點、線、面於機械座標系中的第三位置座標，並根據機械座標系與第一座標系之間的轉換關係換算出該點、線、面於第一座標系中的第四位置座標。

步驟S118，校正資料創建模組101利用上述點、線及面於第一座標系中的第四位置座標構建一個第二座標系。同理，該校正資料創建模組101利用上述點構建第二座標系的原點，利用上述線構建第二座標系的X軸及利用上述面構建第二座標系的XY平面。

步驟S119，校正資料創建模組101根據放針架3上的尺寸資料計算出放針架3上的各個卡槽30於第二座標系中的位置座標。

步驟S120，校正資料創建模組101根據機械座標系與第二座標系之間的轉換關係，將各個卡槽30於第二座標系中的位置座標轉換成於機械座標系中的位置座標，從而得到放針架3的校正資料。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，本發明之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10‧‧‧自動更換測針系統

100‧‧‧判斷模組

101‧‧‧校正資料創建模組

102‧‧‧校正資料獲取模組

103‧‧‧第一控制模組

104‧‧‧檢測模組

105‧‧‧第二控制模組

Claims (10)

1. 一種自動更換測針系統，應用於計算裝置，該計算裝置與量測機台相連，所述量測機台包括機械手臂及載物台，所述機械手臂的末端安裝有測針，所述載物臺上放置有放針架，該放針架包括多個卡槽，每一個卡槽中放置不同的測針，該系統包括：校正資料創建模組，用於獲取所述量測機台的機械座標系中的選取的一個點、一條線及一個面的第一位置座標，利用所述第一位置座標構建一個第一座標系，根據機械座標系與該第一座標系之間的轉換關係，換算出上述點、線及面於所述第一座標系中的第二位置座標；操作所述機械手臂分別移動到所述第二位置座標處，以利用所述測針於所述放針架上定位上述點、線及面；獲取該點、線、面於機械座標系中的第三位置座標，並換算出該點、線、面於所述第一座標系中的第四位置座標；利用所述第四位置座標構建一個第二座標系；根據所述放針架上的尺寸資料計算出所述放針架上的各個卡槽於所述第二座標系中的位置座標；及根據機械座標系與第二座標系之間的轉換關係，將各個卡槽於所述第二座標系中的位置座標轉換成於機械座標系中的位置座標，從而得到所述放針架的校正資料；校正資料獲取模組，用於從所述計算裝置的儲存器中讀取所述放針架的校正資料，並從該校正資料中獲取用於放置當前需要放下或者取得的測針的卡槽於量測機台的機械座標系中的位置座標；第一控制模組，用於控制量測機台的機械手臂向上述位置座標處移動；及第二控制模組，用在於機械手臂移動到上述位置座標處時，控制機械手 臂自動進行放針、取針的操作。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自動更換測針系統，該系統還包括：檢測模組，用於判斷機械手臂於移動過程中測針是否有發生碰撞；及所述第一控制模組還用在於測針有發生碰撞時，控制上述機械手停止移動。
3. 如申請專利範圍第1項所述之自動更換測針系統，所述校正資料儲存於儲存器的一個特定位置，或者以一個特定名稱的文檔儲存於儲存器的任何位置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之自動更換測針系統，該系統還包括：判斷模組，用於判斷儲存器中是否存在放針架的校正資料。
5. 如申請專利範圍第1項所述之自動更換測針系統，所述校正資料創建模組接收的是用戶於放針架上任意選取的一個點、一條線及一個面；利用量測機台的X軸光學尺、Y軸光學尺及Z軸光學尺獲取上述點、線、面於量測機台的機械座標系中的第一位置座標；當上述點、線及面不能構建成一個座標系時，通知用戶重新選取點、線及面；當上述點、線及面能構建成一個座標系時，利用上述點、線及面於機械座標系中的第一位置座標構建一個第一座標系。
6. 一種自動更換測針方法，運行於計算裝置，該計算裝置與量測機台相連，所述量測機台包括機械手臂及載物台，所述機械手臂的末端安裝有測針，所述載物臺上放置有放針架，該放針架包括多個卡槽，每一個卡槽中放置不同的測針，該方法包括：校正資料創建步驟：獲取所述量測機台的機械座標系中的選取的一個點、一條線及一個面的第一位置座標，利用所述第一位置座標構建一個第一座標系，根據機械座標系與該第一座標系之間的轉換關係，換算出上述點、線及面於所述第一座標系中的第二位置座標；操作所述機械手臂 分別移動到所述第二位置座標處，以利用所述測針於所述放針架上定位上述點、線及面；獲取該點、線、面於機械座標系中的第三位置座標，並換算出該點、線、面於所述第一座標系中的第四位置座標；利用所述第四位置座標構建一個第二座標系；根據所述放針架上的尺寸資料計算出所述放針架上的各個卡槽於所述第二座標系中的位置座標；及根據機械座標系與第二座標系之間的轉換關係，將各個卡槽於所述第二座標系中的位置座標轉換成於機械座標系中的位置座標，從而得到所述放針架的校正資料；校正資料獲取步驟：從所述計算裝置的儲存器中讀取所述放針架的校正資料，並從該校正資料中獲取用於放置當前需要放下或者取得的測針的卡槽於量測機台的機械座標系中的位置座標；第一控制步驟：控制量測機台的機械手臂向上述位置座標處移動；及第二控制步驟：於機械手臂移動到上述位置座標處時，控制機械手臂自動進行放針、取針的操作。
7. 如申請專利範圍第6項所述之自動更換測針方法，於第一控制步驟之後，該方法還包括：檢測步驟：判斷機械手臂於移動過程中測針是否有發生碰撞；及第三控制步驟：於測針有發生碰撞時，控制上述機械手停止移動。
8. 如申請專利範圍第6項所述之自動更換測針方法，所述校正資料儲存於儲存器的一個特定位置，或者以一個特定名稱的文檔儲存於儲存器的任何位置。
9. 如申請專利範圍第8項所述之自動更換測針方法，於校正資料獲取步驟之前，該方法還包括：判斷步驟：判斷儲存器中是否存在放針架的校正資料。
10. 如申請專利範圍第6項所述之自動更換測針方法，所述校正資料創建步驟 接收的是用戶於放針架上任意選取的一個點、一條線及一個面；利用量測機台的X軸光學尺、Y軸光學尺及Z軸光學尺獲取上述點、線、面於量測機台的機械座標系中的第一位置座標；當上述點、線及面不能構建成一個座標系時，通知用戶重新選取點、線及面；當上述點、線及面能構建成一個座標系時，利用上述點、線及面於機械座標系中的第一位置座標構建一個第一座標系。