TWM451226U - 視覺辨識組裝設備 - Google Patents

Description

視覺辨識組裝設備

本創作是有關於一種設備，且特別是有關於一種可以視覺辨識料件的視覺辨識組裝設備。

目前的電子零件組裝到電路基板上都還需要仰賴人工組裝。詳細而言，通常一個電路基板上面會裝設多個異形的電子零件，此處的異形是指電子零件的形狀不完全相同，所以需要使用人工來辨識這些形狀不同的電子零件，以將電子零件組裝至正確的位置。此外，又因應電性關係，電子零件組裝至電路基板上是有固定的腳位，而電子零件插接至電路基板上的腳位方向也需要使用人工辨識。

本創作提供一種可應用於全自動組裝的視覺辨識組裝設備。

本創作提出一種視覺辨識組裝設備，包括一機台、多個整料模組、一機械手臂、一第一辨識元件以及一處理單元。整料模組設置於機台上，用以處理多種形狀不同的料件。機械手臂設置於機台上，用以抓取整料模組所處理的料件。第一辨識元件設置於機械手臂上，用以辨識機械手臂所抓取的料件的形狀。處理單元設置於機台，並與機械手臂及第一辨識元件電連接。

在本創作的視覺辨識組裝設備的一實施例中，每一整料模組包括一震料盤以及一料件整合元件，震料盤設置於機台上，並盛裝其中一種料件，而料件整合元件與震料盤相連，且位於機械手臂及震料盤之間。

在本創作的視覺辨識組裝設備的一實施例中，更包括設置於機台上的一第二辨識元件，此第二辨識元件用以辨識機械手臂所抓取的料件的腳位。

在本創作的視覺辨識組裝設備的一實施例中，更包括位於整料模組的一側的一基板運送單元，此基板運送單元與機台整合在一起或獨立設置於機台旁，以運送一基板。基板運送單元可為一輸送帶。視覺辨識組裝設備更包括一止擋元件，設置於基板運送單元傳送基板的傳送路徑上，並用以止擋基板。視覺辨識組裝設備更包括一定位元件，設置於基板運送單元旁，用以將基板定位於基板運送單元上，其中此定位元件為一汽缸。

在本創作的視覺辨識組裝設備的一實施例中，其中機械手臂包括一旋轉座以及一抓取手臂，旋轉座設置於機台上，用以相對機台旋轉，而抓取手臂設置於旋轉座上。

在本創作的視覺辨識組裝設備的一實施例中，其中整料模組環繞機械手臂排列。

基於上述，本創作的視覺辨識組裝設備具有料件的形狀及腳位的辨識功能，所以可應用於自動組裝。

為讓本創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

在現今的社會中，工廠無不希冀可以推動全自動化組裝，以將產品的組裝這種繁雜且重複的動作可以利用機械設備來取代，以進而將人力運用在設計及研發產品等更具有經濟創造價值的方面上。有鑒於此，申請人便提出了如下述的一種可用於全自動化組裝的視覺辨識組裝設備。

圖1為本創作一實施例之視覺辨識組裝設備的示意圖。請參考圖1，視覺辨識組裝設備100包括一機台110、多個整料模組120(圖1中繪示6個)、一機械手臂130、一第一辨識元件140以及一處理單元150。整料模組120、機械手臂130及處理單元150皆設置於機台110，其中整料模組120及機械手臂130位於機台110的一承載台面112上，且整料模組120環繞機械手臂130排列。整料模組120用以處理多種形狀不同的料件，且於本實施例中為了方便說明因此將這些料件分別以常見且簡單的幾何形狀表示，並非用以侷限用於組裝的料件的真正形狀。機械手臂130設置於機台110上，用以從其中一個整料模組120上抓取其中一種形狀的料件，而設置在機械手臂130上的第一辨識元件140則用以辨識機械手臂130所抓取的料件的形狀。處理單元150設置在機台110的側面114，並與機械手臂130及第一辨識元件140電連接，以處理第一辨識元件140回傳的料件的影像資料並且控制機械手臂130抓取料件。在其他實施例中處理單元150的位置可以依照實際 需求而改變，例如將處理單元150整合於機台110內部，或是將處理單元150設置在承載台面112上皆可。

詳細而言，每一整料模組120包括設置於機台110上的一震料盤122以及一料件整合元件124，每一個震料盤122用以盛裝其中一種料件，而料件整合元件124與震料盤122相連，且位於機械手臂130及震料盤122之間，其中震料盤122利用振動的方式將料件依序地排列並且傳送至料件整合元件124的前端，以供機械手臂130抓取。

機械手臂130包括一旋轉座132以及一抓取手臂134，旋轉座132設置於機台110上，而旋轉座132的軸向垂直於承載台面112，換言之旋轉座132平行於承載台面112而相對機台110旋轉，而抓取手臂134即是設置於旋轉座132上，可藉由旋轉座132的轉動而對應地抓取位於不同位置的整料模組120中的料件。

此外，視覺辨識組裝設備100更包括設置於機台110上的一第二辨識元件160，此第二辨識元件160設置在上述的多個整料模組120的一側，用以辨識機械手臂130所抓取的料件的腳位。

又，視覺辨識組裝設備100還包括位於整料模組120的一側的一基板運送單元170，本實施例的基板運送單元170獨立設置於機台110旁，且是由多列的自由滾輪排列而成，以運送一基板200。而在另一實施例中，基板運送單元170'也可以是與機台110整合在一起的，且基板運送單元170'可為一輸送帶，如圖2示。

請繼續參考圖1，為了將基板200定位基板運送單元170上，視覺辨識組裝設備100還包括一定位元件180，設置於基板運送單元170傳送基板200的傳送路徑旁，其中此定位元件180可為一汽缸。另外，為了視覺辨識組裝設備100可更包括一止擋元件190，設置於基板運送單元170傳送基板200的傳送路徑上，以在基板200到達組裝位置時，止擋元件190止擋基板200。此止擋元件190可以是以沿著承載台面112的法線方向N而往復移動以突出於基板運送單元170或低於基板運送單元170；或者也可以是以旋轉的方式以突出於基板運送單元170或低於基板運送單元170。

以下將說明如何使用本實施例的視覺辨識組裝設備100進行組裝。請繼續參考圖1，當欲使用此視覺辨識組裝設備100開始進行組裝，料件300會經由整料模組120的震料盤122整序，其中震料盤122是經由輕微震動的方式讓料件300在震料盤122中依序排列，並且傳送至料件整合元件124的前端以供機械手臂130方便抓取。如圖1示，6個不同的整料模組120中盛裝了6種不同形狀的料件300，如三角形、正方形、圓形、稜形、星形及五角形。如前述，圖1中這些料件300的形狀僅為方便說明而選擇這些形狀繪示，料件300的原形以實際使用的電子零件形狀為主。

承上述，處理單元150中預先儲存了各個整料模組120於機台110上的位置、各個整料模組120所盛裝的料件300 的形狀、組裝至基板200時的正確腳位等資料。處理單元150傳遞訊號給機械手臂130，以通知機械手臂130抓取哪一個整料模組120中的料件，所以此訊號至少包含了整料模組120於機台110上的相對座標位置以及所欲抓取的料件300的形狀。以抓取圓形的料件300而言，處理單元150傳遞盛裝圓形的料件300的整料模組120於機台110上的相對座標位置以及所欲抓取的料件300的形狀訊號，機械手臂130接受到訊號之後，旋轉座132會因應整料模組120於機台110上的相對座標位置而轉動，然後抓取手臂134便可以抓取位於料件整合元件124的前端的料件300。以本實施例而言，抓取手臂134是用吸取的方式將料件300抓取起來。當然，抓取手臂134抓取料件300的方式並不侷限於此種方法，本領域技術人員可以因應實際需求而改變抓取手臂134的設計。

當抓取手臂134抓取料件300時，裝設在機械手臂130上的第一辨識元件140會將抓取手臂134所抓取到的料件300的訊號回傳至處理單元150並加以辨識被抓取的料件300的形狀，其中第一辨識元件140是經由影像(圖像)處理的方式來辨識料件300的形狀。當第一辨識元件140辨識到被抓取的料件300的形狀錯誤時，處理單元150再控制機械手臂130將錯誤的料件300置回正確的震料盤122中，並重新抓取料件300。當第一辨識元件140辨識到被抓取的料件300的形狀正確時，處理單元150通知機械手臂130進行下一步的組裝步驟。

附帶一提，處理單元150中還預先儲存了基板200於基板運送單元170上的組裝位置、基板200的尺寸以及各個料件300於基板200上的對應組裝位置及腳位等資料。需特別注意的是，處理單元150中欲先儲存的資料是做為參考用，第一辨識元件140及第二辨識元件160會再依據實際情況而通知處理單元150操作機械手臂130進行組裝時的調整。

在機械手臂130抓取料件300的同時，置於基板運送單元170上的基板200受到定位元件180的挾持而平穩地沿著基板運送單元170的傳送路徑被傳送至組裝位置，而為了避免基板200錯過組裝位置，此時止擋元件190會凸出於基板運送單元170以止擋基板200繼續沿著傳送路徑移動，且基板運送單元170亦停止運送基板200。值得一提的是，基板200有一個視覺辨識基準點202，用以讓第二辨識元件160藉由此視覺辨識基準點202來辨識基板200是否位於正確的組裝位置及角度；若基板200並未位於正確的組裝位置及角度，則第二辨識元件160將訊號傳回給處理單元150，而處理單元150可以通知機械手臂130來調整基板200的正確的組裝位置及角度，或是處理單元150再傳遞警示訊號通知線上人員以人工的方式來調整基板200的正確的組裝位置及角度，其中此警示訊號可以是警示燈發光、揚聲器發出聲響或是監控面板顯示需要調整基板200的組裝位置及角度等字樣。

請繼續參考圖1，基板200上有多個料件300的對應 組裝位置，其中為了方便表示，因此圖1中以與這些料件300形狀相對應的凹槽204表示。而藉由第二辨識元件160辨識視覺辨識基準點202的位置並將訊號回傳給處理單元150，由於定位時難免會有組裝公差，此時處理單元150可更藉由儲存於其中的有關於基板200的組裝資料與第二辨識元件160所回傳的資料再經過計算、比對及調校等處理程序，將這些凹槽204於基板200上的相對位置的訊號(如料件組裝的角度及腳位)傳遞給機械手臂130。

特別的是，當機械手臂130抓取料件300經過第二辨識元件160時，第二辨識元件160可以藉由影像處理以更精確地將料件300的腳位辨識出來。例如，SMT元件是利用針腳的長短與基板200上的極性相配合組裝。當第二辨識元件160辨識出依照機械手臂130的組裝方向，料件300的腳位是錯誤的導致料件組裝於基板200上會無法作用時，第二辨識元件160會將訊號傳給處理單元150，而處理單元150可控制機械手臂130的旋轉座132旋轉，進而帶動抓取手臂134改變料件300的腳位的組裝方向，可讓料件300正確地組裝至基板200上。

當基板200上的料件300都正確地組裝完畢之後，止擋元件190移動以低於基板運送單元170，基板運送單元170繼續運轉以將基板200傳送至下一站。

附帶一提的是，雖然上述實施例的第一辨識元件140、第二辨識元件160是經由影像(圖像)處理的方式來辨識料件300的形狀，但是該領域人員也可以選用其他種類 的感測元件作為辨識元件。例如，可以選用觸覺感測元件作為第一辨識元件140或第二辨識元件160，以利用機械手臂130抓取料件300時，設置在機械手臂130的觸覺感測元件會與料件300接觸，以藉由觸覺感測元件感測料件300的堅硬程度來確認機械手臂130所抓取的料件300的正確性。當然，也還可以是其他種類的感測元件，依照實際需求選用。

綜上所述，本創作的視覺辨識組裝設備中使用辨識元件搭配機械手臂，所以在將料件組裝至基板的組裝製程中，可以不需要人工的使用而達到全自動化的組裝。

雖然本創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧視覺辨識組裝設備

110‧‧‧機台

112‧‧‧承載台面

114‧‧‧側面

120‧‧‧整料模組

122‧‧‧震料盤

124‧‧‧料件整合元件

130‧‧‧機械手臂

132‧‧‧旋轉座

134‧‧‧抓取手臂

140‧‧‧第一辨識元件

150‧‧‧處理單元

160‧‧‧第二辨識元件

170、170'‧‧‧基板運送單元

180‧‧‧定位元件

190‧‧‧止擋元件

200‧‧‧基板

202‧‧‧視覺辨識基準點

204‧‧‧凹槽

300‧‧‧料件

N‧‧‧法線方向

圖1為本創作一實施例之視覺辨識組裝設備的示意圖。

圖2為本創作另一實施例之視覺辨識組裝設備的示意圖。

100‧‧‧視覺辨識組裝設備

110‧‧‧機台

112‧‧‧承載台面

114‧‧‧側面

120‧‧‧整料模組

122‧‧‧震料盤

124‧‧‧料件整合元件

130‧‧‧機械手臂

132‧‧‧旋轉座

134‧‧‧抓取手臂

140‧‧‧第一辨識元件

150‧‧‧處理單元

160‧‧‧第二辨識元件

170‧‧‧基板運送單元

180‧‧‧定位元件

190‧‧‧止擋元件

200‧‧‧基板

202‧‧‧視覺辨識基準點

204‧‧‧凹槽

300‧‧‧料件

N‧‧‧法線方向

Claims (11)

1. 一種視覺辨識組裝設備，包括：一機台；多個整料模組，設置於該機台上，用以處理多種形狀不同的料件；一機械手臂，設置於該機台上，用以抓取該些整料模組所處理的該些料件；一第一辨識元件，設置於該機械手臂上，用以辨識該機械手臂所抓取的該料件的形狀；以及一處理單元，設置於該機台，並與該機械手臂及該第一辨識元件電連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述的視覺辨識組裝設備，其中每一整料模組包括：一震料盤，設置於該機台上，並盛裝該些料件的其中一種；以及一料件整合元件，與該震料盤相連，且位於該機械手臂及該震料盤之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述的視覺辨識組裝設備，更包括一第二辨識元件，設置於該機台上，用以辨識該機械手臂所抓取的該料件的腳位。
4. 如申請專利範圍第1項所述的視覺辨識組裝設備，更包括一基板運送單元，位於該些整料模組的一側，用以運送一基板。
5. 如申請專利範圍第4項所述的視覺辨識組裝設 備，其中該基板運送單元為一輸送帶。
6. 如申請專利範圍第4項所述的視覺辨識組裝設備，更包括一止擋元件，設置於該基板運送單元傳送該基板的一傳送路徑上，用以止擋該基板。
7. 如申請專利範圍第4項所述的視覺辨識組裝設備，更包括一定位元件，設置於該基板運送單元旁，用以將該基板定位於該基板運送單元上。
8. 如申請專利範圍第7項所述的視覺辨識組裝設備，其中該定位元件為一汽缸。
9. 如申請專利範圍第4項所述的視覺辨識組裝設備，其中該基板運送單元與該機台整合在一起或獨立設置於該機台旁。
10. 如申請專利範圍第1項所述的視覺辨識組裝設備，其中該機械手臂包括：一旋轉座，設置於該機台上，用以相對該機台旋轉；以及一抓取手臂，設置於該旋轉座上。
11. 如申請專利範圍第1項所述的視覺辨識組裝設備，其中該些整料模組環繞該機械手臂排列。