[发明专利]倾斜检测的设备及方法

说明书

提供一种用于检测固定件的倾斜的设备(1)及其方法。设备(1)包括：可见元件(10)，具有与其周围区域可见地可区分的图案；具有平面反射表面的部件(11)，被配置为与固定件(14)对齐接合，并且被布置为反射从可见元件(10)直接传播的光束以便产生可见元件(10)的第一虚拟图像(I1)；图像捕捉装置(12)，被设置在可见元件(10)的相对于具有平面反射表面的部件(11)的同一侧，并且被配置为具有覆盖第一虚拟图像(I1)和由具有平面反射表面的部件(11)产生的可见元件(10)的第二虚拟图像(I2)的视野，其中在具有平面反射表面的部件(11)被呈现调平定向时产生第二虚拟图像(I2)；以及控制器(13)，适用于使用图像捕捉装置(12)的视野中的可见元件(10)的第一虚拟图像(I1)与第二虚拟图像(I2)的偏差来检测固定件(14)的倾斜。通过使用设备(1)或方法，没有诸如透镜的光学器件被用于会聚由可见元件(10)投射的光束。因此可以有利于设备(1)的装配，使设备(1)小型化并且减少其成本。

技术领域

本发明涉及使用光学器件的测量布置，并且更具体地，涉及通过使用光学器件来检测固定件的倾斜角。

背景技术

在电子产品制造中，需要用于装配诸如板状或环状的小部件的相对较高的几何对齐准确性。机器人装配系统在处理小部件装配方面具有一些优势，例如更高的制造输出率、更低的操作成本、更好的加工质量、更安全的工作场所等。固定件通常被提供用于保持部件以使得部件可以被设置为期望的位置和定向。

固定件的小的调平误差可能导致最终的对齐误差。例如，在装配100mm*100mm的板时，1°的调平误差导致0.025mm的对齐误差。因此，在准确装配时需要固定件的调平测量。

自动准直仪是用于非接触角度测量的光学仪器。其可以应用于测量机器人装配系统中的固定件的倾斜。自动准直仪投射平行光束。外部反射器将全部或部分光束反射回到仪器中，在该处光束被聚焦并且由光电检测器检测。自动准直仪测量发射的光束与反射的光束之间的偏差。

在自动准直仪中，平行光束的形成需要使来自光源的入射光束发散的透镜，而反射光束的聚焦的形成需要将来自外部反射器的入射光束会聚的透镜。由于检测的特性受到配置的光电检测器、光源和透镜的位置等的影响，所以它们的定位需要相对较高的准确性并且制造涉及相当大的困难。此外，由于从光源发射的光束在到达反射器之前被透镜会聚，所以反射器的入射区域变得相对较窄。在反射器设置在由透镜限定的入射区域之外的较糟糕的情况下，自动准直仪将不工作。

发明内容

根据本发明的方面，提供一种用于检测固定件的倾斜的设备，其包括：可见元件，具有与其周围区域可见地可区分的图案；具有平面反射表面的部件，被配置为与固定件对齐接合，并且被布置为反射从可见元件直接传播的光束以便产生可见元件的第一虚拟图像；图像捕捉装置，被设置在可见元件的相对于具有平面反射表面的部件的同一侧，并且被配置为具有覆盖由具有平面反射表面的部件产生的可见元件的第一虚拟图像和第二虚拟图像的视野，其中在具有平面反射表面的部件被呈现调平定向时产生第二虚拟图像；以及控制器，适用于使用在图像捕捉装置的视野中可见元件的第一虚拟图像与第二虚拟图像的偏差来检测固定件的倾斜。

根据本发明的另一方面，提供一种用于检测固定件的倾斜的方法，包括：可见元件投射与其周围区域可见地可区分的图案；通过与固定件对齐接合的具有平面反射表面的部件，来反射从可见元件直接传播的光束以便产生可见元件的第一虚拟图像；使图像捕捉装置具有视野，以覆盖由具有平面反射元件的部件产生的可见元件的第一虚拟图像和第二虚拟图像，其中在具有平面反射表面的部件被呈现调平定向时产生第二虚拟图像；以及使用在图像捕捉装置的视野中可见元件的第一虚拟图像与第二虚拟图像的偏差，来检测固定件的倾斜。

通过使用根据本发明的设备或方法，没有诸如透镜的光学器件被用于会聚由可见元件投射的光束。因此可以有利于设备的装配，使设备小型化并且减少其成本。