CN113984348B - 一种自动插接机构及插接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动插接机构，可应用于电气连接、压接组装的自动化工作中；该自动插接机构包括机械手、相机和插头组件，所述机械手用于驱动显示面板移动和插接；所述相机对插接过程及结果进行拍摄，以进行位置补正和插接结果判断；所述插头组件包括用于对插头进行固定和定位的夹持机构和传感单元，所述夹持机构在插接运动方向上滑动安装，所述传感单元用于感应所述夹持机构在滑动过程中的受力或位移。本发明还公开了利用该机构进行工作的自动插接方法。本发明的自动插接机构在显示面板不通电工作的情况下对插接结果进行判断，防止产品本身质量问题对插接结果的误导，且结构简单，易于操作。

Description

一种自动插接机构及插接方法

技术领域

本发明属于光电检测技术领域，尤其涉及一种自动插接机构及插接方法。

背景技术

在现在的显示面板行业中，多存在使用托盘对产品进行输送运转的工序，往往在运转过程中，设备需要对其进行各项功能检测，这就要求在运输途中，显示面板需要被点亮，以此实现产品在运输过程中，不用使产品脱离托盘就可以将光学检测完成掉。要完成上述功能，一般需要将视频图像信号发生器安置在托盘上，当设备供料端将新的产品进行上料后，这时候需要加入自动插接机构，将托盘上的插头与显示面板上的插口进行插接。

在现有技术中，插接完成后一般通过上电使显示面板点亮来判断插接效果，这就导致显示面板或插头本身的质量不良误认为是插接不良，无法确认具体不良原因；还有可能出现插接检查时可正常点亮在离开插接位置不能正常点亮，即实际上插接不到位，导致接触不良的问题。另外，显示面板上料时可能存在位置误差，插头取料时也会存在位置误差，误差累计后，会使得插接风险很高。

因此，有必要提供一种自动化程度高的自动插接机构及插接方法。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种能够自动判断插接结果、保证插接效果、提高插接效率的自动插接机构及插接方法。

为实现上述部分或全部发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种自动插接机构，包括机械手、相机和插头组件，所述机械手用于驱动显示面板移动和插接；所述相机对插接过程及结果进行拍摄，以进行位置补正和插接结果判断；所述插头组件包括用于对插头进行固定和定位的夹持机构和传感单元，所述夹持机构在插接运动方向上滑动安装，所述传感单元用于感应所述夹持机构在滑动过程中的受力或位移；所述机械手、夹持机构、相机、传感单元与控制器电连接。

工作时，当插头移动至插接位置后，控制器读取相机拍摄的位置信息，以控制机械手的运动，实现位置补正，使得显示器上的插口与插头平齐，再根据拍摄信息计算出机械手完成插接所需的平移距离，使得插接距离确定，在插接完成后，控制器再次对插接后的位置信息进行确认，保证插口、插头上的标志物位置信息与设定信息相同，以此在相对位置上确保插接到位，避免通过使显示面板通电显示画面的方式来判断插接效果，防止将显示面板、插头、插口本身的质量问题误判为插接问题。在插接完成的瞬时时间内，机械手依然在控制器的控制下对显示面板施以插接力，但此时已经插接完成，插头受力传递至夹持机构，由于夹持机构在插接运动方向上滑动安装，在力的作用下产生位移，使得传感单元接收到一定的位移或压力信息，控制器将接收到的信息与设置信息对比，进一步判断插接效果。

所述夹持机构为手指气缸，所述传感单元为压力传感器，所述手指气缸本体上设有与所述压力传感器正对的压块。将夹持机构的位移信息转化为压力信息，便于对细微变化量的测量，提高测量精度。当压力过小时，说明插口可能没有插到插头内，两者在高度上存在位置差，需要重新对位；当压力过大时，则说明插头或显示面板上的插口本身存在质量问题，需要工作人员检修确认。

所述夹持机构的夹爪上设有与插头侧面形状对应的仿形结构，提高了插头在夹爪上的定位精度，尤其是在插接方向上的位置精度。

所述插头组件还包括插头治具，所述插头治具安装于安装座上，所述插头治具上设有定位柱，用于插头放置时的定位，插头在初始时放置于插头治具上，夹持机构由插头治具上抓取，保证了插头在夹爪上的水平度，也便于人工或其他夹爪结构对插头的放置。

所述插头组件还包括运动机构，所述运动机构为X向运动机构、Y向运动机构、旋转运动机构中的一种或若干种组合，用于将插头从插头治具上移动至插接位置，目的在于使插头的初始放置位置便于操作，避免插头治具处于相机镜头焦点，妨碍拍摄。

所述相机镜头朝上安装于工作台底部，所述工作台在对应位置设有通孔，由于插接为水平方向上的运动，相机由底部向上对插接过程进行拍摄，便于采集相对位置信息，减少控制器计算量，提高工作效率，在实际中可按需设置。根据需要在所述工作台上设有光源，所述光源呈环形，位于所述通孔外圆周，在拍摄过程中进行补光。

所述插接位置一侧设有用于放置待插接显示面板的托盘，所述托盘四周设有限位块，初步对显示面板的放置位置做一个粗定位，以确保机械手吸取后可以稳定将插接口位置移入相机视野范围内。

一种自动插接方法，包括如下步骤：

S1、将显示面板和插头移动或放置至插接位置，控制器在相机的反馈下控制机械手使显示面板上的插口与插头对齐并进行插接；

S2、传感单元将插接完成瞬间检测的压力或位移信息反馈到控制器，控制器判断插接效果。

在步骤S1中，当插口与插头对齐后，控制器根据相机反馈的显示面板和插头的相对位置信息计算出插接距离，并控制机械手移动该距离进行插接，保证插接运动的可控性。

在步骤S2中，当传感单元采集压力信息时，所述控制器设定压力范围为4-12N。

在步骤S1插接完成后，相机拍照，控制器根据拍照信息确认显示面板插口上的标记与插头上的标记的相对位置信息与设定信息是否相同，当不相同时，重复步骤S1，首先以标记信息判断插接效果，从位置关系上保证插接到位。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果主要包括：

1、通过相机对插接过程和插接结果进行拍摄，利用控制器计算插头和显示面板上的插口之间的相对位置，在插接过程中及时进行位置补正，计算插接移动量，提高插接成功率和稳定性；在插接完成后对插口、插头上的标志物位置信息与设定信息比对，以此判断插接效果，防止将显示面板、插头、插口本身的质量问题误判为插接问题，判断方便、及时。

2、通过将插头的夹持机构滑动安装，在受力后产生位移，并对位移或受力进行测定，进一步判定插接结果，形成双重确认，有利于及时对不良品进行筛选，防止进入下一工序，提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例一中自动插接机构的结构示意图；

图2为图1中工作台和插头组件的结构示意图；

图3为图1中插头组件的结构示意图；

图4为图3中A处的放大图；

图5为图1中自动插接机构的右视图；

图6为实施例一中传感单元监测结果记录。

附图标记：10-机械手，11-吸盘，12-限位块，20-工作台，21-相机，22-光源，30-插头组件，31-安装座，32-插头治具，321-定位柱，33-夹持机构，330-仿形结构，331-压块，34-传感单元，35-线性滑轨，351-滑块，352-挡板，36-运动机构，100-显示屏，200-插头，300-相机视觉范围。

具体实施方式

下面将对本发明具体实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

结合图1-图3所示的自动插接机构，包括机械手10、相机21和插头组件30。机械手10上设有吸盘11，吸盘11的数量和布置保证对显示面板100的抓取稳定，在本实施例中为四角各设置一个，通过吸盘11吸取显示面板100并带动显示面板100移动。插头组件30包括安装座31以及安装于安装座31上的插头治具32、夹持机构33和运动机构36，插头治具32用于放置插头200，夹持机构33用于从插头治具32上夹取插头200并在运动机构36的驱动下将插头200移动至插接位置。在另外的实施例中，也可以不设置运动机构36，而直接将插头200通过夹持机构33固定于插接位置上。相机21设于工作台20上，所述插接位置在相机21的视野范围内，相机21用于对显示面板100上的插口和插头200在插接过程和插接完成时的相对位置进行拍摄。机械手10、夹持机构33、运动机构36、相机21与控制器电连接。

如图1和图2所示，在工作台20的一侧，设有用于放置待插接显示面板100的托盘，在托盘的四周设有用于限定放置位置的限位块12，可以初步对显示面板100的放置位置做一个粗定位，以确保机械手10吸取后可以稳定将插接口位置移入相机21视野范围内。

在本实施例中，相机21设于工作台20底部，镜头朝上，在工作台20上对应位置还设有呈环形的光源22，对拍摄区域补光，提高拍摄清晰度。在另外的实施例中，相机21和光源22也可以设于工作台20的侧面，也可以布置多台相机，能够捕捉到显示面板100上的插口和插头200的相对位置即可。

结合图3和图4所示，插头治具32上设有定位柱321，用于插头200放置时的定位。在人工或自动化放置插头200时，将定位柱321插入插头200上对应的孔中，使插头200的放置位置固定，便于夹持机构33进行夹取。在夹持机构33的夹爪上，设有与插头200侧面相对应的仿形结构330，使夹持牢固且插头200在夹爪上的相对位置固定。在本实施例中，夹持机构33为手指气缸，在其他实施例中，也可以为其他夹爪结构。

如图3所示，夹持机构33在插接运动方向上滑动安装，插接完成后在受力作用下产生滑动；插头组件30还包括传感单元34，用于对夹持机构33的位移或所受的插接力进行采集，在本实施例中对所受压力进行测量，通过对压接完成后的一定时间内所受力的大小与预设力的范围进行比较，从而判定插接结果。在本实施例中，线性滑轨35平行于安装座31上表面，一侧固定在运动机构36上，夹持机构33安装于线性滑轨35的滑块351上，滑块351的运动方向与插头200的受力方向相同，当插接到位后，夹持机构33受力在线性滑轨35上移动，在线性滑轨35的一端还设有挡板352；同时夹持机构33的受力大小传递至传感单元34，其中传感单元34可以为压力传感器。为了便于传感单元34的安装，在夹持机构33上设置了与所述压力传感器正对的压块331。在另外的实施例中，还可以利用两块磁性相斥的磁铁来安装夹持机构33，其中一块与夹持机构33连接，另一块安装在运动机构36上，目的在于削弱夹持机构33移动的摩擦力，实现受力移动，便于传感单元34进行压力反馈。传感单元34也可以为位移传感器，直接对夹持机构33的位移进行测定，或者将压力变化转化为位置的变化，位移-压力这一类相关性变化在传感测试装置中应用广泛，在此不做赘述。

在本实施例中，为了方便滑块351与夹持机构33的安装，在两者之间增加了若干连接板，便于安装时的螺丝锁付，使得螺丝均为从上方向下安装。

在本实施例中，运动机构36为升降气缸，用于驱动夹持机构33、传感单元34和线性滑轨35在Y轴方向上运动，此时线性滑轨35安装在升降气缸的侧面。插头治具32即插头200的初始放置位置在插接位置的下方，插头200从初始位置在升降气缸的作用下向上运动到插接位置。在另外可能的实施例中，运动机构36也可以是在X轴方向上的运动或者旋转运动，目的在于插头200的初始放置位置在人工或自动化夹爪容易放置的位置，同时避免插头治具32影响相机21拍摄，实际中按需设置即可，在本发明中不做限定。

图5所示为显示面板100和插头200到达插接位置时本发明的自动插接机构的右视图，此时插头200和显示面板100上的插口均在相机视觉范围300内。

应用如上所述的自动插接机构进行插接的自动插接方法，包括如下步骤：

S1、将显示面板100和插头200移动或放置至插接位置，控制器在相机21的反馈下控制机械手10使显示面板100上的插口与插头200对齐并进行插接。具体的，机械手10将显示面板100从托盘上吸取到插接位置；人工或其他夹爪结构将插头200放置于插头治具32上，夹持机构33从插头治具32上夹取插头200并在运动机构36的作用下运动至插接位置；在这个过程中相机21对两者进行拍摄，控制器根据拍摄结果控制机械手10运动进行位置补正，使插头200和显示面板100上的插口到达指定位置，此时，两者正对，机械手10继续运动，使得两者进行插接；

S2、传感单元将插接完成瞬间检测的压力或位移信息反馈到控制器，控制器判断插接效果。具体的，插接完成后，控制器读取0.2s内传感单元34反馈的夹持机构33所受的压力，与设定的压力范围进行对比，在设定范围内，说明插接到位。压力过小，说明插口可能没有插到插头200内，两者在高度上存在位置差，需要重新对位；压力过大，则说明插头200或显示面板100上的插口本身存在质量问题，需要工作人员检修确认。其中0.2s的时间设置可以根据插接对象以及精度要求的不同人为更改设置。

在步骤S1中，当插口与插头200对齐后，控制器根据相机21反馈的显示面板100和插头200的相对位置信息计算出插接距离，并控制机械手10移动该距离进行插接，保证插接运动的可控性。

在本实施例中，传感单元34为压力传感器，所以在步骤S2中，发明人经过深入研究发现，控制器设定压力范围为4-12N时，能够得到比较好的插接效果，显著提高插接测试效率。当产线下次生产测试同样产品时，可在历史生产数据中得到这一设定范围值，直接应用即可。

在步骤S1插接完成后，相机21拍照，控制器根据拍照信息确认显示面板100插口上的标记与插头200上的标记的相对位置信息与设定信息是否相同，当不相同时，重复步骤S1。

在一个具体实施方式中，如图6所示，实际对43个显示面板100与插头200进行插接时传感单元34反馈的压力信息，其中横坐标为插接的显示面板100与插头200的序号，纵轴为插接力，单位为0.01N。由图中可得，插接力正常范围为6-8N，序号20的插接力小于4N，可能的原因为品质问题或插接过程中显示面板100上的插口与插头200未对齐，需重新对位尝试；序号38、39的插接力为远大于8N，达到15N左右，说明插口或插头200存在品质问题。

插接完成后，夹持机构33松开插头200，机械手10可将带有插头200的显示面板100转运至测试工位进行显示检测。

需要说明的是，本实施例仅仅以显示面板100的插口与插头200的插接为例，在实际中，本发明也可应用于其他自动插接工作中，无论是产线的批量作业还是实验室内的实验作业。

以上对本发明所提供的自动插接机构进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构及工作原理进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。

Claims (8)

1.一种自动插接机构，其特征在于，包括机械手(10)、相机(21)和插头组件(30)，所述机械手(10)用于驱动显示面板(100)移动和插接；所述相机(21)对插接过程及结果进行拍摄，以进行位置补正和插接结果判断；所述插头组件(30)包括用于对插头(200)进行固定和定位的夹持机构(33)和传感单元(34)，所述夹持机构(33)在插接运动方向上滑动安装，所述传感单元(34)用于感应所述夹持机构(33)在滑动过程中的受力或位移；所述插头组件(30)还包括插头治具(32)，所述插头治具(32)安装于安装座(31)上，所述插头治具(32)上设有定位柱(321)，用于插头(200)放置时的定位；所述机械手(10)、夹持机构(33)、相机(21)、传感单元(34)与控制器电连接；所述相机(21)镜头朝上安装于工作台(20)底部，所述工作台(20)在对应位置设有通孔。

2.根据权利要求1所述的自动插接机构，其特征在于，所述夹持机构(33)为手指气缸，所述传感单元(34)为压力传感器，所述手指气缸本体上设有与所述压力传感器正对的压块(331)。

3.根据权利要求1所述的自动插接机构，其特征在于，所述夹持机构(33)的夹爪上设有与插头(200)侧面形状对应的仿形结构(330)。

4.根据权利要求1所述的自动插接机构，其特征在于，所述插头组件(30)还包括运动机构(36)，所述运动机构(36)为X向运动机构、Y向运动机构、旋转运动机构中的一种或若干种组合，用于将插头(200)从插头治具(32)上移动至插接位置。

5.一种自动插接方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的自动插接机构进行插接，包括如下步骤：S1、将显示面板(100)和插头(200)移动或放置至插接位置，控制器在相机(21)的反馈下控制机械手(10)使显示面板(100)上的插口与插头(200)对齐并进行插接；S2、传感单元(34)将插接完成瞬间检测的压力或位移信息反馈到控制器，控制器判断插接效果；其中，在插接完成的瞬时时间内，机械手(10)依然在控制器的控制下对显示面板(100)施以插接力，插头(200)受力传递至夹持机构(33)，夹持机构在力的作用下产生位移，传感单元(34)接收位移或压力信息，控制器将接收到的信息与设置信息对比，进一步判断插接效果。

6.根据权利要求5所述的自动插接方法，其特征在于，在步骤S1中，当插口与插头(200)对齐后，控制器根据相机(21)反馈的显示面板(100)和插头(200)的相对位置信息计算出插接距离，并控制机械手(10)移动该距离进行插接。

7.根据权利要求5所述的自动插接方法，其特征在于，在步骤S2中，当传感单元(34)采集压力信息时，所述控制器设定压力范围为4-12N。

8.根据权利要求5-7任一项所述的自动插接方法，其特征在于，在步骤S1插接完成后，相机(21)拍照，控制器根据拍照信息确认显示面板(100)插口上的标记与插头(200)上的标记的相对位置信息与设定信息是否相同，当不相同时，重复步骤S1。