CN110405457B - 螺钉紧固装置和框架 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种螺钉紧固装置，能够在准确的位置对由拍摄部检测的螺钉孔进行螺钉紧固，其包括：螺丝刀、拍摄部、移载单元、标记检测部、重心坐标计算部和螺钉孔确定部。螺丝刀执行螺钉紧固。拍摄部拍摄基板。移载单元将螺丝刀和拍摄部向前后左右方向移载。螺钉紧固装置基于拍摄部拍摄的拍摄图像来确定进行螺钉紧固的螺钉紧固坐标，利用移载单元使螺丝刀移动至螺钉紧固坐标并将基板螺钉紧固在框架上。在框架的螺钉孔的里侧标注能够在拍摄图像中与基板和框架区别的标记。标记检测部从拍摄图像中检测标记。重心坐标检测部计算由标记检测部检测的标记的重心坐标。螺钉孔确定部基于由重心坐标计算部计算的重心坐标来确定螺钉紧固坐标。

Description

螺钉紧固装置和框架
技术领域
本发明涉及对由照相机检测的螺钉孔进行螺钉紧固的螺钉紧固装置和框架。
背景技术
由螺钉紧固装置将基板螺钉紧固在金属板等框架上时，有时注册螺钉孔的坐标位置数据，基板设置在确定了位置的部位上，并按照坐标位置数据进行螺钉紧固。
此外，提出了一种技术，螺钉孔的坐标位置数据注册于自动螺钉紧固装置，用照相机对框架的螺钉螺纹连接孔和基板的通孔的重合区域(以下称为孔重合区域)进行拍摄，并检测孔重合区域从正常位置的偏移量。
但是，在设置于确定的部位的基板上，按照坐标位置数据进行螺钉紧固时，需要将基板设置在确定的位置上，而作业需要时间。此外，通过以照相机进行拍摄来检测重合部分从正常位置的偏移量时，虽然不需要将基板设置于确定的位置，但是存在的问题是不能在准确的位置对由照相机检测的螺钉孔进行螺钉紧固。即，照相机未与螺钉孔正对时，由于基板和框架具有厚度，所以实际的孔重合区域和由照相机拍摄的孔重合区域的形状和位置不同。因此，基于由照相机拍摄的孔重合区域来检测偏移量时，螺钉紧固位置偏离实际的孔重合区域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种螺钉紧固装置，该螺钉紧固装置能够在准确的位置对由拍摄部检测的螺钉孔进行螺钉紧固。
本发明的螺钉紧固装置包括：螺丝刀、拍摄部、移载单元、标记检测部、重心坐标计算部和螺钉孔确定部。所述螺丝刀执行螺钉紧固。所述拍摄部拍摄基板。所述移载单元将所述螺丝刀和所述拍摄部向前后左右方向移载。所述螺钉紧固装置基于所述拍摄部拍摄的拍摄图像来确定进行螺钉紧固的螺钉紧固坐标，并且利用所述移载单元使所述螺丝刀移动至所述螺钉紧固坐标并将所述基板螺钉紧固在框架上。在所述框架的螺钉孔的里侧标注能够在所述拍摄图像中与所述基板和所述框架区别的标记。所述标记检测部从所述拍摄图像中检测所述标记。所述重心坐标检测部计算由所述标记检测部检测的所述标记的重心坐标。所述螺钉孔确定部基于由所述重心坐标计算部计算的所述重心坐标来确定所述螺钉紧固坐标。
本发明的框架是采用上述的螺钉紧固装置将基板螺钉紧固的框架。在所述框架中，在螺钉孔的里侧以能够与所述基板的颜色和图案区别的颜色或图案标注标记。
按照本发明，起到如下效果：能够将螺钉孔的中心轴的附近确定为螺钉紧固坐标，能够在准确的位置对由拍摄部检测的螺钉孔进行螺钉紧固。
本说明书适当地参照附图，通过使对以下详细说明中记载的概念进行总结的内容简略化的方式来进行介绍。本说明书的意图并不是限定权利要求中记载的主题的重要特征和本质特征，此外，意图也不是限定权利要求中记载的主题的范围。此外，在权利要求中记载的对象，并不限定于解决本发明中任意部分中记载的一部分或全部缺点的实施方式。
附图说明
图1是表示本发明的螺钉紧固装置的实施方式的简要结构的立体图。
图2A、图2B、图2C是表示由金属板构成的框架的标记的标注例的图。
图3A、图3B、图3C是表示由树脂构成的框架的标记的标注例的图。
图4是表示图1所示的螺钉紧固装置的简要构成的框图。
图5是说明图1所示的螺钉紧固装置的螺钉孔确定动作的流程图。
图6A、图6B、图6C是说明图1所示的螺钉紧固装置的螺钉孔确定动作的说明图。
图7A、图7B、图7C是说明图1所示的螺钉紧固装置的螺钉孔确定动作的说明图。
具体实施方式
然而，在设置于确定的部位的基板上，按照坐标位置数据进行螺钉紧固时，需要将基板设置在确定的位置上，而作业需要时间。此外，通过以照相机进行拍摄来检测重合部分从正常位置的偏移量时，虽然不需要将基板设置于确定的位置，但是存在的问题是不能在准确的位置对由照相机检测的螺钉孔进行螺钉紧固。即，照相机未与螺钉孔正对时，由于基板和框架具有厚度，所以实际的孔重合区域和由照相机拍摄的孔重合区域的形状和位置不同。因此，基于由照相机拍摄的孔重合区域来检测偏移量时，螺钉紧固位置偏离实际的孔重合区域。对此，在本发明的螺钉紧固装置1中，能够在准确的位置对由拍摄部检测的螺钉孔进行螺钉紧固。
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在以下的实施方式中，表示相同功能的结构采用相同的附图标记。
图1所示的本实施方式的螺钉紧固装置1是将基板3螺钉紧固在金属板等框架2上的装置。螺钉紧固装置1包括：螺丝刀4，执行螺钉紧固，具备转动和升降自如的刀头，所述刀头能够与螺钉卡合；照相机5，拍摄执行螺钉紧固的基板3；移载单元6，将螺丝刀4和照相机5向前后左右方向移载。
参照图2A、图2B、图2C，在将基板3螺钉紧固的框架2中，在螺钉孔21的里侧标注标记M。如图2A、图2B、图2C所示，框架2由金属板构成，螺钉孔21是贯通孔时，标记M可以标注在位于螺钉孔21的里侧的框架2的面上。以能够与基板3的颜色或图案区别的颜色或图案标注标记M。由此，在照相机5拍摄的拍摄图像中，标记M能够通过颜色或图案与基板3和框架2区别。标记M可以由刻印形成，也可以由记号笔涂布形成。
标记M例如是与螺钉孔21大体相同直径的圆形，并且以标记M的中心与螺钉孔21的中心轴B一致的方式标注标记M。由此，如图2A所示，在照相机5的光轴A与框架2的螺钉孔21的中心轴B一致的状态下，标记M在照相机5的拍摄图像内的面积成为最大。并且，如图2B、图2C所示，照相机5的光轴A与框架2的螺钉孔21的中心轴B越偏移，标记M在照相机5的拍摄图像内的面积越小。
如图3A、图3B、图3C所示，框架2由树脂构成且螺钉孔21不是贯通孔时，标记M可以标注在位于螺钉孔21的里侧的底面上。标记M能够通过使涂料等流入螺钉孔21而形成。在这种情况下，如图3A所示，在照相机5的光轴A和框架2的螺钉孔21的中心轴B一致的状态下，标记M在照相机5的拍摄图像内的面积成为最大。并且，如图3B、图3C所示，照相机5的光轴A与框架2的螺钉孔21的中心轴B越偏移，标记M在照相机5的拍摄图像内的面积越小。
螺丝刀4包括使刀头转动的电动机等转动驱动部和使刀头升降的汽缸等升降驱动部。另外，螺丝刀4的结构没有特别限定，只要具备进行螺钉紧固的功能即可。
照相机5是从上方拍摄基板3的规定区域的CCD照相机等拍摄装置。
移载单元6包括：第一移动部61，固定有螺丝刀4和照相机5；第二移动部62，将第一移动部61支承成能够向图1所示的X方向移动；以及固定部63，将第二移动部62支承成能够向图1所示的Y方向移动。此外，移载单元6包括：使第一移动部61向X方向移动的未图示的驱动部；以及使第二移动部62向Y方向移动的未图示的驱动部。由此，构成为能够将第一移动部61即螺丝刀4和照相机5移载至基板3上的任意的坐标。
参照图4，螺钉紧固装置1包括与螺丝刀4、照相机5和移载单元6连接的控制部7。此外，控制部7与存储部8和通知部9连接。
存储部8是半导体存储器等存储装置，基板3的通孔31(框架2的螺钉孔21)的位置作为孔位置信息81存储。
通知部9是液晶显示器等显示装置或扬声器等声音输出装置，向用户通知错误。
控制部7是包括CPU(Central Processing Unit中央处理单元)、ROM(Read OnlyMemory只读存储器)和RAM(Random Access Memory随机存取存储器)等的微型计算机等运算处理电路。在ROM中存储有用于进行螺钉紧固装置1的动作控制的控制程序。控制部7通过读取存储于ROM的控制程序，并将控制程序在RAM中展开，作为螺钉孔确定部71、单元控制部72、标记检测部73、标记计算部74和螺丝刀控制部75发挥功能来进行螺钉紧固装置1的控制。
接着，参照图5至图7C，对螺钉紧固装置1的螺钉孔确定动作进行详细说明。
如果指示螺钉紧固，则控制部7作为螺钉孔确定部71发挥功能。螺钉孔确定部71基于存储于存储部8的孔位置信息81，选择未进行螺钉紧固的基板3的通孔31(框架2的螺钉孔21)中的任意一个(步骤S101)。
接着，控制部7作为控制移载单元6的移动的单元控制部72发挥功能，使照相机5移动到在步骤S101中选择的通孔31(螺钉孔21)(步骤S102)。另外，在孔位置信息81中设定有通孔31(螺钉孔21)的中心轴B的坐标，单元控制部72使照相机5移动，以使照相机5的光轴A与通孔31(螺钉孔21)的中心轴B一致。
接着，控制部7作为标记检测部73发挥功能，从照相机5的拍摄图像中检测标记M(步骤S103)。由于标记M由刻印或记号笔等形成为能够与基板3和框架2区别，所以能够利用图像解析简单地进行检测。
接着，标记检测部73判断在步骤S103中是否检测到标记M(步骤S104)。另外，在本实施方式中，基板3和框架2的定位不需要高精度，可以是大概情况。因此，根据基板3和框架2的位置，有时会检测不到标记M，在步骤S104中未检测到标记M时，标记检测部73通过通知部9输出对基板3和框架2的位置过度偏移的情况进行通知的位置偏移错误(步骤S116)，并且使螺钉孔确定动作结束。
另外，在本实施方式中，基于孔位置信息81使照相机5移动，但是也可以利用移载单元6使照相机5边以规定的路线移动边进行拍摄，并且从该拍摄图像中检测标记M。在这种情况下，不需要预先准备孔位置信息81。
在步骤S104中检测到标记M时，标记计算部74计算在步骤S103中检测到的标记M的重心坐标C(步骤S105)。图6A中表示了由标记计算部74计算标记M的重心坐标C1的例子。
接着，螺钉孔确定部71通过单元控制部72使照相机5移动，以使在步骤S105中计算出的重心坐标C与光轴A一致(步骤S106)。图6B表示了照相机5移动到标记M的重心坐标C1的例子。
并且，标记检测部73从照相机5拍摄的拍摄图像中检测标记M(步骤S107)，标记计算部74计算在步骤S107中检测的标记M的重心坐标C(步骤S108)。
接着，标记检测部73判断在步骤S108中计算的标记M的重心坐标C与照相机5的光轴A是否一致(步骤S109)。
在步骤S109中标记M的重心坐标C与照相机5的光轴A不一致时，返回步骤S106，反复执行步骤S106～S108，直到在步骤S109中标记M的重心坐标C与照相机5的光轴A一致。另外，在实际的控制中，步骤S109的一致判断可以在螺钉紧固的精度上没有问题的范围内进行，如果标记M的重心坐标C与照相机5的光轴A在规定距离以内，则判断为一致。
图6B中表示了由标记计算部74计算出标记M的重心坐标C2的例子，标记M的重心坐标C2与照相机5的光轴A不一致时，反复执行步骤S106～S108，直到如图6C所示标记M的重心坐标Cn与照相机5的光轴A一致。
并且，如图6C所示，基板3的通孔31与框架2的螺钉孔21一致时，即从通孔31的正上方观察能够观察到螺钉孔21的整体时，通过使标记M的重心坐标Cn与照相机5的光轴A一致，从而使照相机5的光轴A与螺钉孔21的中心轴B一致。
另外，如图7A所示，基板3的通孔31与框架2的螺钉孔21偏移时，即从通孔31的正上方观察螺钉孔21的一部分欠缺时，即使标记M的重心坐标C与照相机5的光轴A一致，照相机5的光轴A与螺钉孔21的中心轴B也不一致。并且，如图7B、图7C所示，基板3的通孔31与框架2的螺钉孔21偏移越大，拍摄图像中的标记M的面积越小，照相机5的光轴A与螺钉孔21的中心轴B的偏移量变大。
因此，在步骤S109中如果标记M的重心坐标C与照相机5的光轴A一致，则标记计算部74计算标记M的面积(步骤S110)，螺钉孔确定部71判断标记M的面积是否在预先设定的面积阈值以上(步骤S111)。并且，在步骤S111中如果标记M的面积在预先设定的面积阈值以上，则意味着照相机5的光轴A与螺钉孔21的中心轴B的偏移量在规定的值以下。因此，螺钉孔确定部71将照相机5的光轴A的坐标确定为螺钉紧固坐标(步骤S112)。
接着，螺钉孔确定部71利用单元控制部72使螺丝刀4移动至在步骤S112中确定的螺钉紧固坐标(步骤S113)，并且由螺丝刀控制部75执行螺钉紧固(步骤S114)。
接着，螺钉孔确定部71判断是否具有未进行螺钉紧固的残留的通孔31(螺钉孔21)(步骤S115)，具有残留的通孔31(螺钉孔21)时，返回步骤S101，没有残留的通孔31(螺钉孔21)时，使螺钉孔确定动作结束。
在步骤S111中标记M的面积小于预先设定的面积阈值时，意味着照相机5的光轴A与螺钉孔21的中心轴B的偏移量比规定的值大。因此，螺钉孔确定部71通过通知部9输出对基板3和框架2的位置过度偏移的情况进行通知的位置偏移错误(步骤S116)，并且使螺钉孔确定动作结束。
如上所述，按照本实施方式，提供一种螺钉紧固装置1，其包括：执行螺钉紧固的螺丝刀4；作为拍摄基板3的拍摄部的照相机5；以及将螺丝刀4和照相机5向前后左右方向移载的移载单元6，该螺钉紧固装置1基于照相机5拍摄的拍摄图像来确定进行螺钉紧固的螺钉紧固坐标，并且利用移载单元6使螺丝刀4移动至螺钉紧固坐标，将基板3螺钉紧固在框架2上，在所述螺钉紧固装置1中，在框架2的螺钉孔21的里侧标注能够在拍摄图像中与基板3和框架2区别的标记M，并且该螺钉紧固装置1具备：标记检测部73，从拍摄图像中检测标记M；重心坐标计算部(标记计算部74)，计算由标记检测部73检测的标记M的重心坐标；以及螺钉孔确定部71，基于由标记计算部74计算的重心坐标来确定螺钉紧固坐标。
按照这种结构，能够将螺钉孔21的中心轴B的附近确定为螺钉紧固坐标，能够在准确的位置对由照相机5检测的螺钉孔21进行螺钉紧固。
此外，在本实施方式中，螺钉紧固装置1具备：面积计算部(标记计算部74)，计算由标记检测部73检测的标记M的面积；以及通知错误的通知部9，由标记计算部74计算的标记M的面积在预先设定的面积阈值以上时，螺钉孔确定部71将重心坐标确定为螺钉紧固坐标，由标记计算部74计算的标记M的面积小于预先设定的面积阈值时，螺钉孔确定部71通过通知部9输出错误。
按照这种结构，能够根据基板3的通孔31与框架2的螺钉孔21的偏移量，判断是否执行螺钉紧固。
此外，在本实施方式中，螺钉孔确定部71在利用移载单元6使照相机5的光轴A移动至重心坐标之后，反复进行标记检测部73的标记M的检测和标记计算部74的重心坐标的计算，直到由标记检测部73检测的标记M的重心坐标与照相机5的光轴A一致，并且将与照相机5的光轴A一致的重心坐标确定为螺钉紧固坐标。
按照这种结构，能够确定与螺钉孔21的中心轴B大体一致的螺钉紧固坐标。
此外，在本实施方式中，标记检测部73从利用移载单元6使照相机5以规定的路线边移动边拍摄的拍摄图像中检测标记M。
按照这种结构，不需要预先准备设定了通孔31(螺钉孔21)的中心轴B的坐标的孔位置信息81。
此外，在本实施方式中，螺钉孔21是贯通孔时，标记M标注在位于螺钉孔21的里侧的框架2的表面。
按照这种结构，能够在作为贯通孔的螺钉孔21的里侧简单地标注标记M。
此外，在本实施方式中，螺钉孔21不是贯通孔时，标记M标注在位于螺钉孔21的里侧的底面。
按照这种结构，能够在不是贯通孔的螺钉孔21的里侧简单地标注标记M。
此外，在本实施方式中，以如下方式标注标记M：在照相机5的光轴A与螺钉孔21的中心轴B一致的状态下标记M在拍摄图像内的面积最大，并且照相机5的光轴A与螺钉孔21的中心轴B越偏移则标记M在拍摄图像内的面积越小。
按照这种结构，能够根据基板3的通孔31与框架2的螺钉孔21的偏移量，准确地判断是否执行螺钉紧固。
另外，上述结构构件的数量、位置和形状等并不限定于上述实施方式，在实施本发明的基础上可以是适合的数量、位置和形状等。另外，在各图中相同的结构要素采用相同的附图标记。
本发明的范围并不限于上述内容，而是由权利要求的记载来定义，所以可以认为本说明书记载的实施方式只是举例说明，而并非进行限定。因此，所有不脱离权利要求的范围、界限的更改，以及等同于权利要求的范围、界限的内容都包含在权利要求的范围内。

Claims (8)

1.一种螺钉紧固装置，其包括：执行螺钉紧固的螺丝刀；拍摄基板的拍摄部；以及将所述螺丝刀和所述拍摄部向前后左右方向移载的移载单元，所述螺钉紧固装置基于所述拍摄部拍摄的拍摄图像来确定进行螺钉紧固的螺钉紧固坐标，并且利用所述移载单元使所述螺丝刀移动至所述螺钉紧固坐标并将所述基板螺钉紧固在框架上，
所述螺钉紧固装置的特征在于，
在所述框架的螺钉孔的里侧标注能够在所述拍摄图像中与所述基板和所述框架区别的标记，
所述螺钉紧固装置具备：
标记检测部，从所述拍摄图像中检测所述标记；
重心坐标计算部，计算由所述标记检测部检测的所述标记的重心坐标；以及
螺钉孔确定部，基于由所述重心坐标计算部计算的所述重心坐标来确定所述螺钉紧固坐标。
2.根据权利要求1所述的螺钉紧固装置，其特征在于具备：
面积计算部，计算由所述标记检测部检测的所述标记的面积；以及
通知错误的通知部，
由所述面积计算部计算的所述标记的面积在预先设定的面积阈值以上时，所述螺钉孔确定部将所述重心坐标确定为所述螺钉紧固坐标，由所述面积计算部计算的所述标记的面积小于预先设定的面积阈值时，所述螺钉孔确定部通过通知部输出错误。
3.根据权利要求1所述的螺钉紧固装置，其特征在于，所述螺钉孔确定部在利用所述移载单元使所述拍摄部的光轴移动至所述重心坐标之后，反复进行所述标记检测部的所述标记的检测和所述重心坐标计算部的所述重心坐标的计算，直到由所述标记检测部检测的所述标记的所述重心坐标与所述拍摄部的光轴一致，并且将与所述拍摄部的光轴一致的所述重心坐标确定为所述螺钉紧固坐标。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的螺钉紧固装置，其特征在于，所述标记检测部从利用所述移载单元使所述拍摄部以规定的路线边移动边拍摄的所述拍摄图像中检测所述标记。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的螺钉紧固装置，其特征在于，所述螺钉孔是贯通孔时，所述标记标注在位于所述螺钉孔的里侧的所述框架的表面。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的螺钉紧固装置，其特征在于，所述螺钉孔不是贯通孔时，所述标记标注在位于所述螺钉孔的里侧的底面。
7.根据权利要求1至3中任意一项所述的螺钉紧固装置，其特征在于，以如下方式标注所述标记：在所述拍摄部的光轴与所述螺钉孔的中心轴一致的状态下所述标记在所述拍摄图像内的面积最大，并且所述拍摄部的光轴与所述螺钉孔的中心轴越偏移则所述标记在所述拍摄图像内的面积越小。
8.一种框架，其采用权利要求1至7中任意一项所述的螺钉紧固装置将基板螺钉紧固，所述框架的特征在于，在螺钉孔的里侧以能够与所述基板的颜色或图案区别的颜色或图案标注标记。
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