TWI584925B - A detection module for a multi-axis moving vehicle, and a positioning correction of the detection module And a multi-axis moving vehicle device having the detection module - Google Patents

Description

用於多軸移動載具之檢測模組、該檢測模組之定位修正 方法及具有該檢測模組之多軸移動載具裝置

本發明與多軸移動載具有關，特別是指一種用於多軸移動載具之檢測模組、該檢測模組之定位修正方法及具有該檢測模組之多軸移動載具裝置。

一般而言，多軸移動載具，例如機械手臂，主要是應用在處理高重複性的工作，例如裝配、切割或搬運等，在開始操作之前，作業人員必須先經由教導器或是以人工方式對多軸移動載具輸入模擬座標，以便讓多軸移動載具能夠根據模擬座標的位置完成事前所規劃的各項工作。

由於模擬座標與實際加工位置之間通常存在有定位誤差，所以在取放過程中需要透過一補償機制來計算前述定位誤差，接著再根據所得到的結果對多軸移動載具的取放位置作進一步的修正。有鑑於此，本案之申請人遂提供一種能夠讓所應用之多軸移動載具在操作過程中維持良好定位精度之檢測模組。

本發明之主要目的在於提供一種用於多軸移動載具之檢測模組，其結構簡單且操作方便，並能讓所應用之多軸移動載具維持良好的定位精度。

為了達成上述目的，本發明所提供之檢測模組包含有一托架、至少二位移感測器，以及一影像感測器。該托架具有一基準面；該位移感測器具有一設於該托架之本體與一可軸向位移地穿設於該本體之伸縮桿，該伸縮桿之軸向垂直於該托架之基準面，而且，該伸縮桿具有一量測端，當該多軸移動載具將一移動件(檢具)放置於一固定件(刀座)之一定位槽(刀具槽)的過程中，該伸縮桿藉由該量測端抵接於該檢具之一受抵面，使得該位移感測器能藉由該伸縮桿的移動距離來感測該檢具之受抵面是否有平行於該托架之基準面；該影像感測器設於該刀座之刀具槽的下方，用以感測該檢具之中心點相對於該刀具槽之中心點的位置偏差量。

本發明之次一目的在於提供一種前述檢測模組之定位修正方法，其能以簡單快速的方式感測出多軸移動載具的座標誤差。首先操作該多軸移動載具將該移動件往該固定件之定位槽的方向移動，接著利用該位移感測器抵接於該移動件之受抵面，用以感測該移動件之受抵面是否有平行於該托架之基準面，並根據感測結果調整該多軸移動載具的角度，使兩個平面能相互平行，之後利用該影像感測器擷取該移動件及/或該固定件之影像，用以感測該檢具之中心點相對於該刀具槽之中心點的位置偏差量，並根據感測結果調整該多軸移動載具的位置，使兩個中心點能彼此重合在一起，在調整完畢之後再操作該多軸移動載具將該移動件放置於該定位槽內。

本發明之再一目的在於提供一種具有前述檢測模組之多軸移動載具裝置，其主要將該檢測模組之托架安裝於該多軸移動載具，使 該多軸移動載具在取放該移動件的過程中能同時修正該多軸移動載具的位置，如此即可減少該檢測模組的配置數量而達到降低成本的效果。

有關本發明所提供之檢測模組的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

10‧‧‧多軸移動載具

12‧‧‧控制器

14‧‧‧檢具(移動件)

P2‧‧‧受抵面

16‧‧‧刀座(固定件)

18‧‧‧刀具槽(定位槽)

20‧‧‧檢測模組

30‧‧‧托架

31‧‧‧第一支撐壁

P1‧‧‧基準面

32‧‧‧第二支撐壁

33‧‧‧第三支撐壁

34‧‧‧取像孔

35‧‧‧安裝孔

40‧‧‧位移感測器

41‧‧‧本體

42‧‧‧伸縮桿

43‧‧‧量測端

50‧‧‧影像感測器

60‧‧‧多軸移動載具裝置

第1圖為本發明第1實施例之結構示意圖。

第2圖為本發明第1實施例之局部底視圖，主要顯示位移感測器的排列關係。

第3a~3c圖為本發明之操作流程圖。

第4圖為本發明之方塊圖。

第5圖為本發明第2實施例之結構示意圖。

第6圖為本發明第2實施例之結構示意圖。

第7A圖為本發明第3實施例中檢測模組之組裝示意圖。

第7B圖為本發明第3實施例中檢測模組之底視圖。

請先參閱第1圖與第3a圖，圖中所示之多軸移動載具10為一機械手臂，主要是用來將一檢具14(移動件)放置於一刀座16(固定件)之一刀具槽18(定位槽)內。

本發明第1實施例所提供的一檢測模組20包含有一托架 30、三位移感測器40，以及一影像感測器50。

托架30具有一第一支撐壁31、一相對於第一支撐壁31之第二支撐壁32，以及一連接第一、第二支撐壁32之第三支撐壁33，其中的第一支撐壁31具有一基準面P1，在本實施例中，托架30藉由第一支撐壁31之基準面P1緊貼於刀座16，此外，如第2圖所示，第一支撐壁31具有一取像孔34與三安裝孔35，取像孔34位於刀座16之一刀具槽18的正下方，該三安裝孔35以取像孔34為中心而呈等角度排列。

位移感測器40具有一本體41與一伸縮桿42，本體41設於托架30之第一支撐壁31的安裝孔35內，伸縮桿42可軸向位移地穿設於本體41內，伸縮桿42之軸向垂直於托架30之基準面P1，此外，伸縮桿42具有一位於本體41外之量測端43。在此需要補充說明的是，位移感測器40的數量不一定要配置三組，只要至少兩組即可達到應有的效果，然而以三組為最佳實施態樣。

影像感測器50(在此以感光耦合元件為例)位於刀座16之刀具槽18的正下方，在本實施例中，影像感測器50安裝於托架30之第二支撐壁32，使得影像感測器50能透過托架30之第一支撐壁31的取像孔34擷取影像。在此需補充說明的是，影像感測器50的數量可為單個以上，亦即可以配置複數個影像感測器50，但是以單個影像感測器50為較符合成本與效能的較佳實施態樣。

以上為本發明第1實施例之檢測模組20的結構，以下配合第3a~3c圖及第4圖就本發明第1實施例之檢測模組20的定位修正方法進行說明。

步驟a)：操作多軸移動載具10將檢具14往刀座16之刀具槽18的方向移動。

步驟b)：在放置檢具14的過程中，利用位移感測器40之伸縮桿42的量測端43抵接於檢具14之一受抵面P2，使位移感測器40能藉由伸縮桿42的移動距離來感測檢具14之受抵面P2是否有平行於托架30之基準面P1，並將感測結果傳送至多軸移動載具10之一控制器12進行分析處理。假如三組位移感測器40之伸縮桿42具有相同的移動距離，表示檢具14之受抵面P2是平行於托架30之基準面P1，此時就不需要調整多軸移動載具10的角度，相反地，如果三組位移感測器40之伸縮桿42的移動距離不太一樣，代表檢具14之受抵面P2呈傾斜狀態而未平行於托架30之基準面P1，這時候的控制器12就會調整多軸移動載具10的角度及/或高度，直到讓檢具14之受抵面P2平行於托架30之基準面P1。必要時，也可以在檢具的安裝位置預先設置一圓形的標記，之後由影像感測器50所擷取的影像來判斷該標記是否為正圓，來重複確認檢具14之受抵面P2是否平行於托架30之基準面P1。

步驟c)：在完成多軸移動載具10之角度調整之後，利用影像感測器50透過托架30之取像孔34擷取檢具14之底面的影像，用以感測檢具14之中心點相對於刀具槽18之中心點的位置偏差量，並將感測結果傳送至多軸移動載具10之控制器12進行分析處理。假如兩個中心點有重合在一起，表示檢具14是處於正確的位置，此時就不需要移動多軸移動載具10，如果兩個中心點沒有重合在一起，表示檢具14的位置有所偏差，這時候的控制器12就會調整多軸移動載具10的水平位置，直到兩個 中心點線重合在一起。步驟d)：在完成多軸移動載具10於第一個位置的補償修正之後，操作多軸移動載具10將第一個檢具14放置於刀座16之刀具槽18內，之後再對下一個檢具14執行步驟b)~步驟c)，直到完成全部位置的檢測與定位修正為止。

另一方面，檢測模組20之托架30不一定要安裝於刀座16，如第5及6圖所示，在本發明第2實施例中，托架30之第一支撐壁31是直接安裝於多軸移動載具10，位移感測器40是以反向方式安裝於托架30之第一支撐壁31，使整個檢測模組20與多軸移動載具10共同構成一多軸移動載具裝置60而能同步作動，檢測模組20在隨著多軸移動載具10取放檢具14的過程中即能感測多軸移動載具10的位置是否需要進行補償修正，此時，不再以托架30來提供基準面，而是改以刀座16或平行於刀座16的面來提供位移感測器40所需的基準面。

請再參閱第7A圖與第7B圖所示，檢具14係受到多軸移動載具10所夾持固定。此時，檢測模組20的托架30亦可直接安裝於檢具14的底面，使位移感測器40的伸縮桿42改為朝向下(意即朝向刀座16)，同時影像感測器50亦設置於檢具14的底面，使影像感測器50同樣朝向下(意即朝向刀座16)，進而能夠以刀座16的頂面作為受抵面，刀座16的刀具槽18(在此實施例為圓形)做為比對的影像，確認多軸移動載具10的水平位置。

綜上所陳，本發明之檢測模組20利用位移感測器40與影像感測器50的簡單搭配來感測多軸移動載具10在操作時的位置是否有超過容許誤差範圍，一旦超過容許誤差範圍時可以即時進行補償修正，讓多軸移動載具10在作業過程中能夠保持良好的定位精度，進而達到本發 明之目的。

補充說明的是，在檢測模組20安裝於多軸移動載具10的實施態樣，影像感測器的設置位置是可以加以調整的，以適應不同的使用情況。

16‧‧‧刀座(固定件)

18‧‧‧刀具槽(定位槽)

20‧‧‧檢測模組

30‧‧‧托架

31‧‧‧第一支撐壁

P1‧‧‧基準面

32‧‧‧第二支撐壁

33‧‧‧第三支撐壁

40‧‧‧位移感測器

41‧‧‧本體

42‧‧‧伸縮桿

43‧‧‧量測端

50‧‧‧影像感測器

Claims (14)

1. 一種用於多軸移動載具之檢測模組，該多軸移動載具用以將一移動件放置於一固定件之一定位槽中，該檢測模組包含有：一托架；至少二位移感測器，分別具有一設於該托架之本體與一可軸向位移地穿設於該本體之伸縮桿，該等伸縮桿平行設置於該托架；以及至少一影像感測器，設於該托架且該等位移感測器與該至少一影像感測器均朝向該固定件，該至少一影像感測器係用以感測該移動件之中心點相對於該固定件之定位槽之中心點的位置偏差量。
2. 如請求項1所述之用於多軸移動載具之檢測模組，其中該移動件為一檢具，該固定件為一刀座，該定位槽為一刀具槽，該多軸移動載具用以將該檢具放置於該刀座之刀具槽內，該檢具具有一受抵面，該伸縮桿具有一量測端，該伸縮桿藉由該量測端抵接於該檢具之受抵面，使得該位移感測器能藉由該伸縮桿的移動距離來感測該檢具之受抵面是否有平行於該托架之基準面。
3. 如請求項1所述之用於多軸移動載具之檢測模組，其中該托架具有一第一支撐壁、一相對於該第一支撐壁之第二支撐壁，以及一連接該第一、第二支撐壁之第三支撐壁，該第一支撐壁具有一基準面並可供該等位移感測器之本體設置，該至少一影像感測器設於該托架之第二支撐壁。
4. 如請求項2所述之用於多軸移動載具之檢測模組，其中該托架具有一第一支撐壁、一相對於該第一支撐壁之第二支撐壁，以及一連接該第一、第二支撐壁之第三支撐壁，該第一支撐壁具有該基準面並可供該等位移感測器之本體設置，該至少一影像感測器設於該托架之第二支撐壁。
5. 如請求項2所述之用於多軸移動載具之檢測模組，其中該至少一影像感測器設於該刀座之刀具槽的下方。
6. 如請求項3或4所述之用於多軸移動載具之檢測模組，其中該托架之第一支撐壁具有一取像孔與至少二安裝孔，該二安裝孔以該取像孔為中心而呈等角度排列；該位移感測器之本體設於該安裝孔內。
7. 如請求項1所述之用於多軸移動載具之檢測模組，其中該移動件為一檢具，該固定件為一刀座，該定位槽為一刀具槽，該多軸移動載具用以夾持該檢具並放置於該刀座之刀具槽內，該托架係裝設於該檢具。
8. 一種如請求項1所述之檢測模組的定位修正方法，包含有下列步驟：a)操作該多軸移動載具將該移動件往該固定件之定位槽的方向移動；b)利用該二位移感測器抵接於該移動件之一受抵面，用以感測該移動件之受抵面是否有平行於該托架之基準 面，並根據感測結果調整該多軸移動載具的角度，使該移動件之受抵面平行於該托架之基準面；c)利用該至少一影像感測器擷取該移動件及/或該固定件之影像，用以感測該移動件之中心點相對於該定位槽之中心點的位置偏差量，並根據感測結果調整該多軸移動載具的位置，使該移動件之中心點重合於該定位槽之中心點；以及d)操作該多軸移動載具將該移動件放置於該固定件之定位槽內。
9. 如請求項8所述之定位修正方法，其中該移動件為一檢具，該固定件為一刀座，該定位槽為一刀具槽。
10. 如請求項9所述之定位修正方法，其中該托架安裝於該刀座或該多軸移動載具。
11. 一種多軸移動載具裝置，包含有：一多軸移動載具；以及一如請求項1所述之檢測模組，該托架設於該多軸移動載具。
12. 如請求項11所述之多軸移動載具裝置，其中該移動件為一檢具，該固定件為一刀座，該定位槽為一刀具槽，該多軸移動載具裝置用以將該檢具放置於該刀座之刀具槽內。
13. 如請求項12所述之多軸移動載具裝置，其中該托架具有一第一支撐壁、一相對於該第一支撐壁之第二支撐壁，以及一連接 該第一、第二支撐壁之第三支撐壁，該第一支撐壁設於該多軸移動載具；該位移感測器之本體設於該托架之第一支撐壁，該至少一影像感測器設於該托架之第二支撐壁。
14. 一種多軸移動載具裝置，包含有：一多軸移動載具；以及一如請求項1所述之檢測模組，其中該移動件為一檢具，該固定件為一刀座，該定位槽為一刀具槽，該多軸移動載具用以夾持該檢具並放置於該刀座之刀具槽內，該托架裝設於該檢具，使該等位移感測器與該影像感測器均朝向該刀座。