專利名稱：光連接器用套筒檢查機(jī)及檢查方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光連接器用套筒檢查機(jī)及檢查方法，具體涉及用于對(duì)每個(gè)套筒的內(nèi)徑、外徑、同心度以及2內(nèi)徑中心間距離進(jìn)行檢查的光連接器用套筒檢查機(jī)及檢查方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，在光通信系統(tǒng)中，從激光、激光器二極管、發(fā)光二極管等光源產(chǎn)生的光信號(hào)通過光纖而傳播。已經(jīng)開發(fā)出各種構(gòu)造的用于使2束光纖進(jìn)行連接和轉(zhuǎn)換的光連接器，為了使光信號(hào)的損失最小，必須制造成使光纖精確地對(duì)齊。光連接器用套筒制成具有1μm以下誤差的超精密部件。光連接器用套筒一般采用以下規(guī)格的圓柱形構(gòu)造長(zhǎng)度為7～14mm，外徑為2.5mm，放置每個(gè)光纖的孔的內(nèi)徑的為125～127μm。
為保障該光連接器用套筒的精度和可靠性，就要檢查內(nèi)徑、外徑、偏心度等多個(gè)項(xiàng)目。例如，韓國(guó)專利第269263號(hào)公開的測(cè)量裝置由以下裝置構(gòu)成為測(cè)量套筒的內(nèi)徑的平直度，在X軸、Y軸及Z軸方向進(jìn)行3軸移動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)架；對(duì)套筒照射逆光的照明裝置；對(duì)由于照明裝置的照明而投影的套筒的內(nèi)徑圖像進(jìn)行拍攝的攝像機(jī)；以及，通過程序?qū)碜詳z像機(jī)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的計(jì)算機(jī)。按照該技術(shù)，由通過套筒的內(nèi)徑所限定的套筒的內(nèi)部的照明裝置的照明，對(duì)內(nèi)徑的圖像進(jìn)行投影，用攝像機(jī)拍攝投影的內(nèi)徑的圖像，由計(jì)算機(jī)的程序?qū)臄z像機(jī)輸入的內(nèi)徑的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而測(cè)量?jī)?nèi)徑的平直度。
另一方面，韓國(guó)專利第198817號(hào)公開的測(cè)量裝置由以下裝置構(gòu)成為了測(cè)量套筒的偏心度，被安裝成在X軸、Y軸及Z軸方向能夠進(jìn)行3軸移動(dòng)的攝像機(jī)；在與攝像機(jī)的光軸同軸方向，對(duì)套筒的內(nèi)徑所限定的套筒的內(nèi)部照射順光的照明裝置；以及，由計(jì)算機(jī)程序?qū)碜詳z像機(jī)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的計(jì)算機(jī)。按照該技術(shù)，用攝像機(jī)對(duì)以正交坐標(biāo)系表示的樣品進(jìn)行拍攝之后，在與攝像機(jī)的光軸同軸方向，用照明裝置對(duì)套筒的內(nèi)徑進(jìn)行照明，使內(nèi)徑的圖像產(chǎn)生投影，再用攝像機(jī)對(duì)投影的內(nèi)徑的圖像進(jìn)行拍攝。接著，用計(jì)算機(jī)的程序?qū)臄z像機(jī)輸入的樣品的正交坐標(biāo)數(shù)據(jù)和內(nèi)徑的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而測(cè)量對(duì)于正交坐標(biāo)數(shù)據(jù)的內(nèi)徑的偏心度。
可是，上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是，由于它們構(gòu)成為只能對(duì)套筒的內(nèi)徑進(jìn)行個(gè)別檢查，因而不適合于套筒的全數(shù)檢查。特別是，由于套筒的外徑必須由另外的外徑測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量，因而套筒的檢查工序相當(dāng)復(fù)雜、繁雜，相當(dāng)花費(fèi)時(shí)間及人力，從而導(dǎo)致檢查工序低效率的問題。還有，雖然要求全數(shù)檢查，以完全保障對(duì)于套筒的全體數(shù)量的精度和可靠性，但是由于一次只能檢查一個(gè)套筒，因而套筒的全數(shù)檢查相當(dāng)困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的種種問題而提出的，其目的是提供一種能夠同時(shí)精確檢查套筒的內(nèi)徑、外徑、偏心度以及二個(gè)內(nèi)徑中心間距離的光連接器用套筒檢查機(jī)及檢查方法。
本發(fā)明另外的目的是提供一種對(duì)多個(gè)套筒的檢查能夠簡(jiǎn)便有效地進(jìn)行的光連接器用套筒檢查機(jī)及檢查方法。
本發(fā)明又另外的目的是提供一種能夠自動(dòng)區(qū)分良品和不良品套筒，使全數(shù)檢查簡(jiǎn)便易行的光連接器用套筒檢查機(jī)及檢查方法。
為達(dá)到此目的，本發(fā)明提供一種光連接器用套筒檢查機(jī)，包括在X軸、Y軸及Z軸方向進(jìn)行3軸移動(dòng)的正交坐標(biāo)型機(jī)器人；安裝成借助于上述機(jī)器人能夠在Y軸方向移動(dòng)，可把多個(gè)套筒排列在正交坐標(biāo)系中的固定裝置；安裝成借助于上述機(jī)器人能夠在X軸及Y軸方向移動(dòng)，可獲得多個(gè)套筒中的每個(gè)套筒的內(nèi)徑及外徑圖像數(shù)據(jù)的光學(xué)系統(tǒng)；設(shè)在上述固定裝置下部，用逆光對(duì)多個(gè)套筒中的每個(gè)套筒進(jìn)行照明的第1照明裝置；安裝成能夠與上述光學(xué)系統(tǒng)一體地移動(dòng)，用順光對(duì)多個(gè)套筒中每個(gè)套筒進(jìn)行照明的第2照明裝置；以及，通過程序?qū)碜陨鲜龉鈱W(xué)系統(tǒng)的內(nèi)徑及外徑圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的計(jì)算機(jī)。
還有，本發(fā)明提供一種光連接器用套筒檢查方法，包括把多個(gè)套筒排列在交坐標(biāo)系中，做好準(zhǔn)備的步驟；使光學(xué)系統(tǒng)與一個(gè)套筒進(jìn)行對(duì)中的步驟；使上述光學(xué)系統(tǒng)對(duì)上述一個(gè)套筒進(jìn)行聚焦，以便獲得上述一個(gè)套筒的內(nèi)徑及外徑圖像數(shù)據(jù)的步驟；使每個(gè)剩余的套筒和上述光學(xué)系統(tǒng)移動(dòng)到的相互對(duì)應(yīng)的位置，并由上述光學(xué)系統(tǒng)獲得每個(gè)上述剩余的套筒的內(nèi)徑及外徑圖像數(shù)據(jù)的步驟；由計(jì)算機(jī)的程序?qū)γ總€(gè)上述套筒的內(nèi)徑及外徑圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并算出每個(gè)上述套筒的內(nèi)徑、外徑以及偏心度的步驟；以及，把內(nèi)徑、外徑及偏心度滿足設(shè)定誤差的每個(gè)上述套筒作為良品而顯示的步驟。


圖1是表示本發(fā)明的套筒檢查機(jī)的構(gòu)成的正視圖。
圖2是表示本發(fā)明的套筒檢查機(jī)的構(gòu)成的側(cè)視圖。
圖3是表示本發(fā)明的固定裝置及第1照明裝置的構(gòu)成的剖視圖。
圖4是圖3的I-I線的剖視圖。
圖5是表示本發(fā)明的固定裝置的構(gòu)成的俯視圖。
圖6是表示本發(fā)明的固定裝置及第1照明裝置的變形例的剖視圖。
圖7是表示本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)及第2照明裝置的構(gòu)成的概要圖。
圖8a及圖8b是以單孔套筒為例，表示可由本發(fā)明的套筒檢查機(jī)檢查的套筒的圖。
圖9a及圖9b是以雙孔套筒為例，表示可由本發(fā)明的套筒檢查機(jī)檢查的套筒的圖。
圖10a及圖10b是以“8”字套筒為例，表示可由本發(fā)明的套筒檢查機(jī)檢查的套筒的圖。
圖11a及圖11b是以“跑道”套筒為例，表示可由本發(fā)明的套筒檢查機(jī)檢查的套筒的圖。
圖12a至圖12c是用于說明采用本發(fā)明的套筒檢查機(jī)的套筒檢查方法的圖。
圖13是表示采用本發(fā)明的套筒檢查機(jī)的套筒檢查結(jié)果的圖。
圖14a及圖14b是用于說明本發(fā)明的套筒檢查方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下，按照附圖對(duì)本發(fā)明的光連接器用套筒檢查機(jī)及檢查方法的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
首先，如圖1及圖2所示，本發(fā)明的套筒檢查機(jī)具有在X軸、Y軸及Z軸方向進(jìn)行3軸移動(dòng)的正交坐標(biāo)型機(jī)器人10。機(jī)器人10由提供套筒1的檢查位置的工作臺(tái)12、X軸直線移動(dòng)作動(dòng)器14、Y軸直線移動(dòng)作動(dòng)器16以及Z軸直線移動(dòng)作動(dòng)器18構(gòu)成。并且，在工作臺(tái)12的左右兩側(cè)立著一對(duì)支柱20a、20b。
X軸直線移動(dòng)作動(dòng)器14由以下裝置構(gòu)成在X軸方向安裝于支柱20a、20b的上端的第1導(dǎo)軌14a；內(nèi)裝于第1導(dǎo)軌14a，通過第1皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)14c接受第1伺服馬達(dá)14b的驅(qū)動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)的第1滾珠絲杠14d；以及，由于第1滾珠絲杠14d的旋轉(zhuǎn)而一邊進(jìn)行螺旋移動(dòng)一邊沿著第1導(dǎo)軌14a進(jìn)行滑動(dòng)的第1滑動(dòng)裝置14e。Y軸直線移動(dòng)作動(dòng)器16由以下裝置構(gòu)成安裝在工作臺(tái)12的Y軸方向的第2導(dǎo)軌16a；內(nèi)裝于第2導(dǎo)軌16a，通過第2皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)16c接受第2伺服馬達(dá)16b的驅(qū)動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)的第2滾珠絲杠16d；以及，由于第2滾珠絲杠16d的旋轉(zhuǎn)而一邊進(jìn)行螺旋移動(dòng)一邊沿著第2導(dǎo)軌16a進(jìn)行滑動(dòng)的第2滑動(dòng)裝置16e。Z軸直線移動(dòng)作動(dòng)器18由以下裝置構(gòu)成安裝在X軸直線移動(dòng)作動(dòng)器14的第1滑動(dòng)裝置14e的垂直下方的第3導(dǎo)軌18a；內(nèi)裝于第3導(dǎo)軌18a，通過第3皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)18c接受第3伺服馬達(dá)18b的驅(qū)動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)的第3滾珠絲杠18d；以及，由于第3滾珠絲杠18d的旋轉(zhuǎn)而一邊進(jìn)行螺旋移動(dòng)一邊沿著第3導(dǎo)軌18a進(jìn)行滑動(dòng)的第3滑動(dòng)裝置18e。在Y軸直線移動(dòng)作動(dòng)器16的第2滑動(dòng)裝置16e上，設(shè)有裝載多個(gè)套筒1的臺(tái)架22。
在本實(shí)施例中，正交坐標(biāo)型機(jī)器人10的各X軸、Y軸及Z軸直線移動(dòng)作動(dòng)器14、16、18也可以去掉第1、第2及第3皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)14c、16c、18c，將第1、第2及第3伺服馬達(dá)14b、16b及18b與第1、第2及第3滾珠絲杠14d、16d及18d分別直接連結(jié)而構(gòu)成。正交坐標(biāo)型機(jī)器人10的各X軸、Y軸及Z軸直線移動(dòng)作動(dòng)器14、16、18也可以用由導(dǎo)軌、沿著該導(dǎo)軌而滑動(dòng)的滑動(dòng)裝置以及內(nèi)裝于該滑動(dòng)裝置并使滑動(dòng)裝置沿著導(dǎo)軌而滑動(dòng)的線性馬達(dá)構(gòu)成的線性馬達(dá)引導(dǎo)件來替代。還有，各X軸、Y軸及Z軸直線移動(dòng)作動(dòng)器14、16、18也可以構(gòu)成為由齒條和小齒輪或者皮帶和帶輪來實(shí)現(xiàn)第1、第2及第3滑動(dòng)裝置14e、16e、18e的直線移動(dòng)。
如圖1、圖3至圖5所示，本發(fā)明的套筒檢查機(jī)具有使多個(gè)套筒1在正交坐標(biāo)系中排列的固定裝置30。該固定裝置30由以下裝置構(gòu)成可拆裝地裝載在機(jī)器人10的臺(tái)架22上，其上形成放置套筒1的多個(gè)孔32a，從而構(gòu)成正交坐標(biāo)系的托盤32；可拆裝地安裝于該托盤32的上面，對(duì)放置在托盤32的孔32a中的套筒1的上端加壓而使之對(duì)齊的上側(cè)加壓裝置34；以及，對(duì)放置在托盤32的孔32a中的套筒1的下端加壓而使之對(duì)齊的下側(cè)加壓裝置36。在圖5中，固定裝置30的孔32a為10行、10列，共100個(gè)，不過，這是例示性的，孔32a的數(shù)量和位置是可以適當(dāng)改變的。
如圖3及圖4所示，上側(cè)加壓裝置34由以下裝置構(gòu)成可拆裝地安裝在加壓托盤32的上面的窗架34a；以及，安裝在窗架34a上，對(duì)套筒1的上端加壓的透光性玻璃面板34b。下側(cè)加壓裝置36由以下裝置構(gòu)成分別放置在托盤32的孔32a中，對(duì)套筒1的下端加壓的透光性玻璃片36a；對(duì)玻璃片36a向上方賦能的彈簧36b；以及，安裝于托盤32的下面，以防止玻璃片36a及彈簧36b從孔32a脫離，形成與孔32a連通的孔36c的底板36d。上側(cè)加壓裝置34的玻璃面板34b與下側(cè)加壓裝置36的玻璃片36a可以由透明合成樹脂制造。
如圖1及圖7所示，本發(fā)明的套筒檢查機(jī)具有對(duì)套筒1的內(nèi)徑及外徑的圖像進(jìn)行拍攝，同時(shí)獲得外徑圖像數(shù)據(jù)和內(nèi)徑圖像數(shù)據(jù)的光學(xué)系統(tǒng)40。光學(xué)系統(tǒng)40固定在Z軸直線移動(dòng)作動(dòng)器18的第3滑動(dòng)裝置18e上。因此，機(jī)器人10的X軸直線移動(dòng)作動(dòng)器14和Z軸直線移動(dòng)作動(dòng)器18能夠使光學(xué)系統(tǒng)40在X軸和Z軸方向進(jìn)行直線移動(dòng)。光學(xué)系統(tǒng)40由以下裝置構(gòu)成對(duì)套筒1的內(nèi)徑圖像進(jìn)行拍攝，輸出內(nèi)徑圖像數(shù)據(jù)的小視野的第1攝像機(jī)50；以及，對(duì)套筒1的外徑圖像進(jìn)行拍攝，輸出外徑圖像數(shù)據(jù)的大視野的第2攝像機(jī)60。
還有，第1攝像機(jī)50由在光學(xué)系統(tǒng)40的第1光軸42上依次相互對(duì)齊的物鏡52、分光器54、放大鏡56以及第1圖像傳感器58構(gòu)成。第1攝像機(jī)50的分光器54把從物鏡52入射的入射光分為入射到放大鏡56的第1出射光和對(duì)光學(xué)系統(tǒng)40的第1光軸42成直角的第2出射光。第2攝像機(jī)60由以下裝置構(gòu)成使從第1攝像機(jī)50的分光器54出射的第2出射光反射到光學(xué)系統(tǒng)40的第2光軸44的反射鏡62；設(shè)在光學(xué)系統(tǒng)40的第2光軸44上，接受該反射鏡62所反射的反射光的第2圖像傳感器64。在本實(shí)施例中，第1攝像機(jī)50的第1圖像傳感器58和第2攝像機(jī)60的第2圖像傳感器64分別由768×494象素的CCD圖像傳感器構(gòu)成，第1攝像機(jī)50由于放大鏡56對(duì)光角的放大，與第2攝像機(jī)60相比，具有5倍左右的高倍率。如圖2所示，光學(xué)系統(tǒng)40的第1及第2攝像機(jī)50、60安裝在滑座68的前面，由蓋罩66保護(hù)，滑座68固定在Z軸直線移動(dòng)作動(dòng)器18的第3滑動(dòng)裝置18e上。
如圖1、圖3至圖5所示，本發(fā)明的套筒檢查機(jī)還包括為對(duì)套筒1的圖像進(jìn)行投影，配置在固定裝置30的下部，安裝于臺(tái)架22的上面的第1照明裝置70；以及，與第1攝像機(jī)50的物鏡52同心安裝的第2照明裝置90。第1照明裝置70由以下裝置構(gòu)成安裝在正交坐標(biāo)型機(jī)器人10的臺(tái)架22上，形成上部開放的暗室72a，前面形成第1及第2入口72b、72c的外殼72；設(shè)在外殼72的暗室72a中，與托盤32的孔32a對(duì)齊的多個(gè)發(fā)光二極管74；對(duì)從各發(fā)光二極管74發(fā)出的光進(jìn)行聚光的多個(gè)聚光透鏡76；以及，對(duì)從聚光透鏡76出射的出射光進(jìn)行散射的散射器78。第1照明裝置70的發(fā)光二極管74可以由紅色或白色發(fā)光二極管構(gòu)成。
如圖3及圖4所示，發(fā)光二極管74排列在安裝成能通過外殼72的第1入口72b而取出的基座80的上面，基座80的前面安裝有把手80a?；?0由第1滾珠82b支撐而固定，第1滾珠82b由螺旋貫通外殼72的第1調(diào)節(jié)螺釘82a來加壓。在第1調(diào)節(jié)螺釘82a和第1滾珠82b之間設(shè)有第1彈簧82c。聚光透鏡76裝在安裝成能通過外殼72的第2入口72c而取出的透鏡支架76a的孔76b中，透鏡支架76a的前面裝有把手76c。透鏡支架76a由第2滾珠84b支撐而固定，而第2滾珠84b由螺旋貫通外殼72的第2調(diào)節(jié)螺釘84a來加壓。在第2調(diào)節(jié)螺釘84a和第2滾珠84b之間設(shè)有第2彈簧84c。散射器78由散射器支架78a安裝成能通過安裝在外殼72的上面的蓋罩86的入口86a而取出，在散射器78的散射器支架78a上裝有把手78b。
圖6表示本發(fā)明的固定裝置30和第1照明裝置70的變形例。如圖6所示，固定裝置30的底板36d安裝在第1照明裝置70的外殼72上。在外殼72的暗室72a中，與托盤32的孔32a對(duì)齊，設(shè)有多個(gè)發(fā)光二極管74，在發(fā)光二極管74的上部，借助于散射器支架78a，安裝有對(duì)從發(fā)光二極管74發(fā)出的光進(jìn)行散射的散射器78。散射器支架78a由多個(gè)柱子78c支撐在基座80上。在散射器78的上部裝有聚光透鏡76，對(duì)從散射器78出射的出射光進(jìn)行聚光并將其出射。聚光透鏡76安裝在透鏡支架76a的孔76b中，與托盤32的孔32a及發(fā)光二極管74對(duì)齊。
如圖7所示，第2照明裝置90由在第1攝像機(jī)50的物鏡52的周圍排列成同心的環(huán)狀的多個(gè)發(fā)光二極管92構(gòu)成。第2照明裝置90的發(fā)光二極管92與第1照明裝置70的發(fā)光二極管74相同，可以由紅色或白色的發(fā)光二極管構(gòu)成。
如圖4所詳細(xì)表示的，固定裝置30由定位裝置38可拆裝地安裝在第1照明裝置70的蓋罩86上。定位裝置38由從第1照明裝置70的蓋罩86的上面凸出的多個(gè)滾珠38a和與該滾珠38a配合的、在固定裝置30的底板36d的底部形成的凹部38b構(gòu)成。通過該滾珠38a和凹部38b的配合，就能夠把固定裝置30精確地安裝在第1照明裝置70的上部。
如圖3至圖5所示，固定裝置30的托盤32和上側(cè)加壓裝置34的窗架34a由貼緊裝置39可拆裝地貼緊。貼緊裝置39由以下裝置構(gòu)成在托盤32的上面埋入的多個(gè)第1磁鐵39a；以及，與托盤32的第1磁鐵39a對(duì)應(yīng)，安裝在窗架34a上的第2磁鐵39b。圖4表示二個(gè)第1及第2磁鐵39a、39b，不過，這是例示性的，第1及第2磁鐵39a、39b的數(shù)量和位置可以適當(dāng)改變。借助于第1、第2磁鐵39a、39b的磁力把上側(cè)加壓裝置34的窗架34a安裝在托盤32的上面，使玻璃面板34b能夠?qū)μ淄?的上端精確加壓。
如圖1所示，從光學(xué)系統(tǒng)40的第1及第2攝像機(jī)50、60輸出的套筒1的圖像數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)輸入計(jì)算機(jī)100。計(jì)算機(jī)100具有微處理器、監(jiān)視器102、打印機(jī)等輸出裝置、鍵盤等輸入裝置。計(jì)算機(jī)100通過程序?qū)膶W(xué)系統(tǒng)40的第1及從第2攝像機(jī)50、60輸入的套筒1的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將其顯示在監(jiān)視器102上，把套筒1區(qū)分為良品和不良品。計(jì)算機(jī)100連接于用于對(duì)機(jī)器人10和第1及第2照明裝置70、90的動(dòng)作進(jìn)行控制，從而對(duì)套筒檢查機(jī)進(jìn)行控制的控制器110。檢查者通過控制器110的操作就能夠控制第1及第2照明裝置70、90的光量。
圖8a至圖11b表示本發(fā)明的套筒檢查機(jī)能檢查的多種結(jié)構(gòu)的套筒。圖8a及圖8b表示的套筒1是在其中心(C)形成一個(gè)孔2的單孔套筒。對(duì)于單孔套筒，檢查外徑(D)、內(nèi)徑(D1)以及內(nèi)徑(D1)的中心(C1)對(duì)外徑(D)的中心(C)的偏心度。圖9a及圖9b表示的套筒1是對(duì)其中心(C)等距離地形成二個(gè)孔2-1、2-2的雙孔套筒。對(duì)于雙孔套筒，檢查外徑(D)、孔2-1、2-2的各內(nèi)徑(D1，D2)以及二個(gè)內(nèi)徑(D1，D2)的中心(C1，C2)間的中心間距離(D3)。還有，如圖12b及圖12c所示，對(duì)于雙孔套筒，還要檢查把孔2-1、2-2的中心(C1，C2)連接起來的線段(S)的中點(diǎn)(C3)相對(duì)于外徑(D)的中心(C)和偏心度。
圖10a及圖10b的套筒1是二個(gè)孔2-1、2-2連接起來的“8”字(dog-bone)套筒，圖11a及圖11b的套筒1是在其中心(C)形成具有二個(gè)中心(C1，C2)的橢圓形孔2-3的“跑道”套筒(track ferrule)。對(duì)“8”字套筒和“跑道”套筒，與雙孔套筒相同，檢查外徑(D)、內(nèi)徑(D1，D2)、偏心度以及二個(gè)內(nèi)徑(D1，D2)的中心間距離(D3)。
以下，按照?qǐng)D14a及圖14b對(duì)具有這種構(gòu)成的本發(fā)明的光連接器用套筒檢查機(jī)的套筒檢查方法進(jìn)行說明，主要以雙孔套筒的檢查方法為例進(jìn)行說明。
如圖3及圖4所示，檢查者把套筒1放置在托盤32的孔32a中，貫通托盤32的孔32a的套筒1的下端與下側(cè)加壓裝置36的玻璃片36a接觸并與其對(duì)齊，彈簧36b使玻璃片36a向上方賦能，使套筒1的下端和玻璃片36a的接觸保持穩(wěn)定。由第1及第2磁鐵39a、39b的磁力把上側(cè)加壓裝置34的窗架34a安裝在托盤32的上面之后，上側(cè)加壓裝置34的玻璃面板34b對(duì)插入到托盤32的孔32a的套筒1的上端精確加壓而使之對(duì)齊。因此，放置在托盤32的孔32a中的套筒1的上端就能夠在水平面上精確對(duì)齊，就能夠使套筒1的高度誤差最小化。這樣，檢查者通過固定裝置30使套筒1在正交坐標(biāo)系中對(duì)齊之后，使在固定裝置30的底板36d上形成的凹部38b與從第1照明裝置70的蓋罩86凸出的定位裝置38的滾珠38a配合，這樣就能夠在第1照明裝置70的上部精確安裝固定裝置30，在機(jī)器人10的檢查位置準(zhǔn)備好構(gòu)成正交坐標(biāo)的多個(gè)套筒1(S200)。
如圖1及圖2所示，通過控制器110的控制，使機(jī)器人10的X軸及Y軸直線移動(dòng)作動(dòng)器14、16進(jìn)行動(dòng)作，從而使一個(gè)套筒1和光學(xué)系統(tǒng)40對(duì)準(zhǔn)檢查開始位置(S202)。在本實(shí)施例中，套筒1的檢查開始位置設(shè)為托盤32的孔32a中的第1行、第1列的孔，檢查完成位置設(shè)為托盤32的孔32a中的第10行、第10列的孔。圖5用箭頭“A”在托盤32的前部左側(cè)表示檢查開始位置，不過，這是例示性的，檢查開始位置也可以設(shè)在托盤32的前部右側(cè)或后部左右側(cè)。還有，對(duì)排列在托盤32上的第1行的套筒1的檢查完成之后，光學(xué)系統(tǒng)40套筒1的中心就對(duì)準(zhǔn)孔32a中的第2行、第1列的孔。
另一方面，如果X軸直線移動(dòng)作動(dòng)器14的第1伺服馬達(dá)14b進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使第1滾珠絲杠14d旋轉(zhuǎn)的話，由于第1滾珠絲杠14d而進(jìn)行螺旋移動(dòng)的第1滑動(dòng)裝置14e就一邊沿著第1導(dǎo)軌14a滑動(dòng)一邊使Z軸直線移動(dòng)作動(dòng)器18在X軸方向移動(dòng)。如果Y軸直線移動(dòng)作動(dòng)器16的第2伺服馬達(dá)16b進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使第2滾珠絲杠16d旋轉(zhuǎn)的話，由于第2滾珠絲杠16d的旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行螺旋移動(dòng)的第2滑動(dòng)裝置16e就一邊沿著第2導(dǎo)軌16a滑動(dòng)一邊使臺(tái)架22在Y軸方向移動(dòng)。由于X軸及Y軸直線移動(dòng)作動(dòng)器14、16在正交坐標(biāo)系中的移動(dòng)，插入到托盤32的孔32a中的套筒1和光學(xué)系統(tǒng)40的第1光軸42就能夠精確地對(duì)齊。
如圖3及圖7所示，把一個(gè)套筒1和光學(xué)系40在檢查開始位置上對(duì)齊之后，借助于第1及第2照明裝置70、90的照明，使套筒1的內(nèi)徑及外徑的圖像產(chǎn)生投影，用光學(xué)系統(tǒng)40的第1及第2攝像機(jī)50、60對(duì)投影的套筒1的內(nèi)徑及外徑的圖像進(jìn)行拍攝，分別獲得套筒1的內(nèi)徑及外徑的圖像數(shù)據(jù)(S204)。如果通過控制器110的控制，使第1照明裝置70的相關(guān)發(fā)光二極管74接通的話，從第1照明裝置70的發(fā)光二極管74發(fā)出的光就通過聚光透鏡76而被聚斂，從聚光透鏡76出射的出射光被散射器78散射之后，經(jīng)過底板36d的相關(guān)孔36c、相關(guān)玻璃片36a、由內(nèi)徑限定的套筒1的內(nèi)部而使套筒1的內(nèi)徑圖像清楚地產(chǎn)生投影。
如圖6所示，從第1照明裝置70的相關(guān)發(fā)光二極管74發(fā)出的光被散射器78所散射，從散射器78出射的出射光被聚光透鏡76所聚斂，經(jīng)過底板36d的相關(guān)孔36c、相關(guān)玻璃片36a、由內(nèi)徑限定的套筒1的內(nèi)部而使套筒1的內(nèi)徑圖像清楚地產(chǎn)生投影。這樣，通過散射器78使發(fā)光二極管74的光均勻散射之后，再通過聚光透鏡76使其聚斂，就能夠提高第1照明裝置70的照明效率。
另一方面，如果通過控制器110的控制使第2照明裝置90的相關(guān)發(fā)光二極管92接通的話，從第2照明裝置90的發(fā)光二極管92發(fā)出的光就被套筒1的表面散射，并使套筒1的外徑圖像清楚地產(chǎn)生投影。因此，就能夠使由光學(xué)系統(tǒng)40的第1及第2攝像機(jī)50、60獲得的內(nèi)徑及外徑圖像數(shù)據(jù)的清晰度大幅度提高。套筒1的內(nèi)徑及外徑圖像經(jīng)過第1攝像機(jī)50的物鏡52、分光器54、放大鏡56，投影到第1圖像傳感器58而被拍攝，同時(shí)，經(jīng)過第1攝像機(jī)50的物鏡52和分光器54、第2攝像機(jī)60的反射鏡62，投影到第2圖像傳感器64而被拍攝。此時(shí)，小視野的第1攝像機(jī)50輸出以高倍率拍攝的套筒1的內(nèi)徑圖像數(shù)據(jù)，大視野的第2攝像機(jī)60輸出以低倍率拍攝的套筒1的外徑圖像數(shù)據(jù)。
如圖1所示，從光學(xué)系統(tǒng)40的第1及從第2攝像機(jī)50輸出的套筒1的內(nèi)徑及外徑圖像數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)輸入到計(jì)算機(jī)100，計(jì)算機(jī)100通過程序?qū)墓鈱W(xué)系統(tǒng)40的第2攝像機(jī)60輸入的套筒1的外徑圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并進(jìn)行對(duì)中，以使套筒1的中心與光學(xué)系統(tǒng)40的第1光軸42一致(S206)。此時(shí)，計(jì)算機(jī)100通過程序，根據(jù)域值把從第2攝像機(jī)60輸入的套筒1的外徑的灰度等級(jí)圖像二進(jìn)制化，從套筒1的二進(jìn)制圖像檢出外徑輪廓線，之后，使機(jī)器人10的X軸及Y軸直線移動(dòng)作動(dòng)器14、16進(jìn)行動(dòng)作，使套筒1和光學(xué)系統(tǒng)40在正交坐標(biāo)系中移動(dòng)，從而使該外徑輪廓線中心與光學(xué)系統(tǒng)40的第1光軸42一致。這樣，套筒1與光學(xué)系統(tǒng)40的對(duì)中就能夠精確而迅速地進(jìn)行。
還有，在光學(xué)系統(tǒng)40的第1光軸42與一個(gè)套筒1的中心對(duì)齊之后，就讓機(jī)器人10的Z軸直線移動(dòng)作動(dòng)器18動(dòng)作，來調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)40對(duì)套筒1的聚焦(S208)。調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)40對(duì)套筒1的聚焦時(shí)，使光學(xué)系統(tǒng)40的焦點(diǎn)距離位于離套筒1較遠(yuǎn)的距離，之后，通過Z軸直線移動(dòng)作動(dòng)器18的動(dòng)作，一邊使光學(xué)系統(tǒng)40的焦點(diǎn)距離接近套筒1，一邊對(duì)從第1及從2攝像機(jī)50、60輸入的套筒1的內(nèi)徑及外徑圖像數(shù)據(jù)之一，例如內(nèi)徑圖像數(shù)據(jù)反復(fù)進(jìn)行拉普拉斯算子評(píng)價(jià)(LaplacianEvaluation)，以最清楚地檢出的套筒1的內(nèi)徑圖像為聚焦基準(zhǔn)。由于光學(xué)系統(tǒng)40對(duì)套筒1如此精確聚焦，因而能夠最優(yōu)選地獲得套筒1的內(nèi)徑及外徑圖像數(shù)據(jù)。
在光學(xué)系統(tǒng)40對(duì)這一個(gè)套筒1的聚焦完成之后，通過計(jì)算機(jī)100的控制，使機(jī)器人10的X軸及Y軸直線移動(dòng)作動(dòng)器14、16動(dòng)作，從而使每個(gè)剩余套筒1和光學(xué)系統(tǒng)40在正交坐標(biāo)中移動(dòng)到其相應(yīng)的位置，同時(shí)，由光學(xué)系統(tǒng)40的第1攝像機(jī)50對(duì)每個(gè)套筒1的內(nèi)徑圖像進(jìn)行拍攝，由第2攝像機(jī)60對(duì)每個(gè)套筒1的外徑圖像進(jìn)行拍攝，依次獲得內(nèi)徑及外徑圖像數(shù)據(jù)(S210)。
如圖12a至圖12c所示，計(jì)算機(jī)100通過程序?qū)墓鈱W(xué)系統(tǒng)40的第1及從第2攝像機(jī)50、60輸入的每個(gè)套筒1的內(nèi)徑及外徑圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，檢出內(nèi)徑邊線2′、2″和外徑邊線1′，把該內(nèi)徑邊線2′、2″和外徑邊線1′分別置于內(nèi)徑圖像陣列坐標(biāo)系120和外徑圖像陣列坐標(biāo)系122中，并將其顯示在監(jiān)視器102上(S212)。此時(shí)，計(jì)算機(jī)100根據(jù)域值把每個(gè)套筒1的內(nèi)徑及外徑的灰度等級(jí)圖像二進(jìn)制化，從每個(gè)套筒1的二進(jìn)制圖像檢出內(nèi)徑及外徑輪廓線，由高斯—拉普拉斯慮光器(Laplacian of Gaussian filter)檢出精確的內(nèi)徑及外徑輪廓線之后，由最小方差法除去噪音，分別檢出內(nèi)徑邊線2′、2″及外徑邊線1′。
還有，計(jì)算機(jī)100把內(nèi)徑邊線2′、2″和外徑邊線1′分別置于內(nèi)徑及外徑圖像陣列坐標(biāo)系120、122中之后，分別算出每個(gè)套筒1的內(nèi)徑(D1，D2)、外徑(D)、偏心度以及中心間距離(D3)(S214)。由于每個(gè)套筒1的內(nèi)徑(D1，D2)和中心間距離(D3)采用輸入的、小視野的第1攝像機(jī)50以高倍率拍攝的內(nèi)徑圖像數(shù)據(jù)來算出，因而能夠提高算出的內(nèi)徑(D1，D2)和中心間距離(D3)的可靠性。每個(gè)套筒1的外徑(D)采用輸入的、大視野的第2攝像機(jī)60以低倍率拍攝的外徑圖像數(shù)據(jù)來算出，也能夠滿足檢查的可靠性。圖12c表示放大了的圖12b的“B”區(qū)域。如圖12c所示，套筒1的偏心度由外徑(D)的中心(C)與連接內(nèi)徑(D1，D2)的中心(C1，C2)的線段(S)的中點(diǎn)(C3)間的距離(D4)算出。對(duì)于圖8a及圖8b所示的單孔套筒，由內(nèi)徑(D1)、外徑(D)以及內(nèi)徑(D1)的中心(C1)與外徑(D)的中心(C)間的距離算出偏心度。圖10a及圖10b所示的“8”字套筒和圖11a及圖11b所示的“跑道”套筒的內(nèi)徑(D1，D2)、外徑(D)、偏心度以及中心間距離(D3)與前述的雙孔套筒相同，因此，“8”字套筒和“跑道”套筒的檢查方法參照雙孔套筒，省略其詳細(xì)說明。另一方面，從小視野的第1攝像機(jī)50輸入的套筒1的內(nèi)徑圖像數(shù)據(jù)和從大視野的第2攝像機(jī)60輸入的套筒1的外徑圖像數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)的程序進(jìn)行處理，使其與單個(gè)圖像陣列坐標(biāo)系匹配，也能夠檢出套筒1的內(nèi)徑(D1，D2)、外徑(D)、偏心度以及中心間距離(D3)。
計(jì)算機(jī)100對(duì)已被檢查的套筒1的總數(shù)與預(yù)定檢查的套筒數(shù)是否一致進(jìn)行確認(rèn)，從而對(duì)各個(gè)套筒1的檢查是否完成進(jìn)行判斷(S216)，如果判斷為套筒1的檢查未完成的話，與上述步驟(S206)相同，計(jì)算機(jī)100就根據(jù)程序，對(duì)從光學(xué)系統(tǒng)40的第2攝像機(jī)60輸入的套筒1的外徑圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，接著，進(jìn)行對(duì)中，使套筒1的中心與光學(xué)系統(tǒng)40的第1光軸42一致(S218)，之后，進(jìn)入上述步驟(S210)。如果判斷為套筒1的檢查完成的話，計(jì)算機(jī)100就對(duì)每個(gè)套筒1的內(nèi)徑、外徑、偏心度以及二個(gè)內(nèi)徑中心間距離是否滿足設(shè)定誤差進(jìn)行判斷(S220)，之后，把滿足誤差的套筒1作為良品(S222)，把不滿足誤差的套筒1作為不良品(S224)。最后，如圖13所示，為使檢查者能夠區(qū)別良品和不良品，計(jì)算機(jī)100把檢查完畢的每個(gè)套筒1排列在正交坐標(biāo)系中，并將其顯示在監(jiān)視器102上(S226)。例如，對(duì)于良品套筒1，用綠色顯示；對(duì)于不良品套筒1，用紅色顯示。圖13用斜線表示不良品套筒。這樣，檢查者就能夠方便地識(shí)別良品和不良品套筒。
以上說明的實(shí)施例不過是說明了本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例，本發(fā)明的權(quán)利范圍并不限于上述實(shí)施例，在本發(fā)明的技術(shù)思想和專利請(qǐng)求范圍內(nèi)本領(lǐng)域人員可以進(jìn)行多種變更、變形或置換，這樣的東西應(yīng)該理解為屬于本發(fā)明的范圍。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明的光連接器用套筒檢查機(jī)及檢查方法，借助于具有小視野和大視野雙重窗和雙重倍率的光學(xué)系統(tǒng)，從套筒的內(nèi)徑和外徑獲得套筒的內(nèi)徑及外徑圖像數(shù)據(jù)，由計(jì)算機(jī)的程序進(jìn)行處理，就能夠?qū)γ總€(gè)套筒的內(nèi)徑、外徑、偏心度以及二個(gè)內(nèi)徑中心間距離同時(shí)精確地進(jìn)行檢查，可以方便有效地對(duì)多個(gè)套筒進(jìn)行檢查。還有，由于能夠自動(dòng)區(qū)分良品和不良品套筒，因而具有全數(shù)檢查能夠簡(jiǎn)便進(jìn)行的效果。
權(quán)利要求
1.一種光連接器用套筒檢查機(jī)，包括在X軸、Y軸及Z軸方向進(jìn)行3軸移動(dòng)的正交坐標(biāo)型機(jī)器人；安裝成借助于所述機(jī)器人能夠在Y軸方向移動(dòng)，可把多個(gè)套筒排列在正交坐標(biāo)系中的固定裝置；安裝成借助于所述機(jī)器人能夠在X軸及Y軸方向移動(dòng)，可獲得所述多個(gè)套筒中的每個(gè)套筒的內(nèi)徑及外徑圖像數(shù)據(jù)的光學(xué)系統(tǒng)；安裝在所述固定裝置下部，用逆光對(duì)所述多個(gè)套筒中的每個(gè)套筒進(jìn)行照明的第1照明裝置；安裝成能夠與所述光學(xué)系統(tǒng)一體地移動(dòng)，用順光對(duì)所述所述多個(gè)套筒中的每個(gè)套筒進(jìn)行照明的第2照明裝置；以及，通過程序?qū)碜运龉鈱W(xué)系統(tǒng)的所述內(nèi)徑及外徑圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的計(jì)算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光連接器用套筒檢查機(jī)，其特征在于所述固定裝置包括具有由放置所述套筒的多個(gè)孔構(gòu)成的正交坐標(biāo)系的托盤；安裝在所述托盤的上面，對(duì)放置在所述托盤的孔中的所述套筒的上端加壓而使之對(duì)齊的上側(cè)加壓裝置；以及，安裝在所述托盤的孔中，對(duì)放置在所述托盤的孔中的所述套筒的下端加壓而使之對(duì)齊的下側(cè)加壓裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光連接器用套筒檢查機(jī)，其特征在于所述光學(xué)系統(tǒng)包括對(duì)所述每個(gè)套筒的內(nèi)徑圖像進(jìn)行拍攝，輸出內(nèi)徑圖像數(shù)據(jù)的小視野的第1攝像機(jī)；以及，對(duì)所述每個(gè)套筒的外徑圖像進(jìn)行拍攝，輸出外徑圖像數(shù)據(jù)的大視野的第2攝像機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光連接器用套筒檢查機(jī)，其特征在于所述第1攝像機(jī)由在所述光學(xué)系統(tǒng)的第1光軸上依次對(duì)齊的物鏡、分光器、放大鏡以及第1圖像傳感器構(gòu)成；第2攝像機(jī)由把從所述分光器出射的光反射到所述光學(xué)系統(tǒng)的第2光軸的反射鏡和與所述光學(xué)系統(tǒng)的第2光軸對(duì)齊的第2圖像傳感器構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光連接器用套筒檢查機(jī)，其特征在于所述第1照明裝置包括安裝成對(duì)排列在所述固定裝置上的每個(gè)套筒的內(nèi)徑進(jìn)行照明的多個(gè)發(fā)光二極管；對(duì)從每個(gè)所述各發(fā)光二極管發(fā)出的光進(jìn)行聚光的多個(gè)聚光透鏡；以及，對(duì)從所述聚光透鏡出射的光進(jìn)行散射的散射器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光連接器用套筒檢查機(jī)，其特征在于所述第1照明裝置包括安裝成對(duì)排列在所述固定裝置上的每個(gè)套筒的內(nèi)徑進(jìn)行照明的多個(gè)發(fā)光二極管；配置在所述發(fā)光二極管上部，對(duì)從所述發(fā)光二極管發(fā)出的光進(jìn)行散射的散射器；以及，對(duì)從所述散射器出射的光進(jìn)行聚光的多個(gè)聚光透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光連接器用套筒檢查機(jī)，其特征在于所述第2照明裝置包括與所述光學(xué)系統(tǒng)的所述物鏡同心排列的多個(gè)發(fā)光二極管。
8.一種光連接器用套筒檢查方法，包括把多個(gè)套筒排列在交坐標(biāo)系中，做好準(zhǔn)備的步驟；使光學(xué)系統(tǒng)與所述套筒中的一個(gè)套筒進(jìn)行對(duì)中的步驟；使所述光學(xué)系統(tǒng)對(duì)所述套筒中的所述一個(gè)套筒進(jìn)行聚焦，以便獲得所述一個(gè)套筒的內(nèi)徑及外徑圖像數(shù)據(jù)的步驟；使每個(gè)剩余的套筒和所述光學(xué)系統(tǒng)移動(dòng)到的相互對(duì)應(yīng)的位置，并由所述光學(xué)系統(tǒng)依次獲得每個(gè)剩余的套筒的內(nèi)徑及外徑圖像數(shù)據(jù)的步驟；由計(jì)算機(jī)的程序?qū)γ總€(gè)所述套筒的內(nèi)徑及外徑圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，算出每個(gè)所述套筒的內(nèi)徑、外徑以及偏心度的步驟；以及，把內(nèi)徑、外徑及偏心度滿足設(shè)定誤差的每個(gè)上述套筒作為良品而顯示的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光連接器用套筒檢查方法，其特征在于在所述聚焦光學(xué)系統(tǒng)的步驟中，一邊使被置于遠(yuǎn)離所述一個(gè)套筒的所述光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)距離接近所述一個(gè)套筒，一邊對(duì)從所述光學(xué)系統(tǒng)輸入的內(nèi)徑及外徑圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行拉普拉斯算子評(píng)價(jià)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的光連接器用套筒檢查方法，其特征在于每個(gè)所述套筒的內(nèi)徑圖像數(shù)據(jù)由所述光學(xué)系統(tǒng)的小視野的第1攝像機(jī)進(jìn)行拍攝而獲得；每個(gè)所述套筒的外徑圖像數(shù)據(jù)由所述光學(xué)系統(tǒng)的大視野的第2攝像機(jī)進(jìn)行拍攝而獲得。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光連接器用套筒檢查方法，其特征在于在算出每個(gè)所述套筒的偏心度的步驟中，如果有二個(gè)內(nèi)徑，就算出所述外徑中心和連接所述二個(gè)內(nèi)徑中心的線段的中點(diǎn)間的距離，再算出所述二個(gè)內(nèi)徑的中心間的距離。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光連接器用套筒檢查機(jī)及檢查方法。為了檢查套筒，固定裝置把套筒排列成正交坐標(biāo)系。機(jī)器人把第一個(gè)套筒與光學(xué)系統(tǒng)對(duì)中，使光學(xué)系統(tǒng)對(duì)上述第一個(gè)套筒進(jìn)行聚焦。光學(xué)系統(tǒng)包括用于對(duì)套筒的內(nèi)徑圖像數(shù)據(jù)和外徑圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行拍攝的二個(gè)攝像機(jī)。機(jī)器人依次使光學(xué)系統(tǒng)及剩余套筒移動(dòng)，在此期間光學(xué)系統(tǒng)依次獲得套筒的內(nèi)徑及外徑圖像數(shù)據(jù)根據(jù)。每個(gè)套筒的內(nèi)徑和外徑及偏心度由計(jì)算機(jī)程序根據(jù)獲得的內(nèi)徑及外徑圖像數(shù)據(jù)而算出。
文檔編號(hào)G01B11/08GK1620627SQ03802436
公開日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2003年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月17日
發(fā)明者樸喜載, 李日煥, 李和均, 李東星 申請(qǐng)人:樸喜載