專利名稱：測量結(jié)構(gòu)以及用于至少確定壓接觸頭的導(dǎo)線壓接體的壓接高度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于至少確定壓接觸頭的導(dǎo)線壓接體的壓接高度的測量結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
壓接可以理解為制造導(dǎo)線與觸頭之間不可拆卸的電連接和機(jī)械連接。此外，導(dǎo)線壓接體的壓接高度是用于判斷壓接連接質(zhì)量的中心標(biāo)準(zhǔn)?；趯?dǎo)線壓接體的橫截面形狀將測量峰部與測量刃部之間的間距確定為壓接高度。壓接高度常常手動(dòng)地在線纜加工機(jī)或特殊的測量地點(diǎn)進(jìn)行測量，比如利用測微計(jì)或配有數(shù)碼指針式測量表的測量設(shè)備。此類測量的精度是足夠的，但在實(shí)踐中常常通過操作錯(cuò)誤或操作者有意的改動(dòng)而 受到限制。因此，常常不能可靠地達(dá)到所需的測量精度。比如操作者可能在錯(cuò)誤的地點(diǎn)進(jìn)行測量或?qū)⒂|頭傾斜地保持在測量設(shè)備中。越來越微型化也額外使得正確測量的實(shí)施變得困難。對(duì)于操作者來說，識(shí)別錯(cuò)誤測量也很困難。除了手動(dòng)測量壓接高度的設(shè)備以外還存在用于自動(dòng)測量的技術(shù)方案，其中，線纜穿過機(jī)器被帶入測量設(shè)備。EP1780846B1公開了一種用于確定壓接高度的測量裝置。測量頭由上部件和下部件組成，其可借助于支臂行駛到一起。上部件配有力測量裝置、用于水平定心導(dǎo)線壓接體的定心裝置以及第一刃部。下部件由峰部和第二刃部組成。在閉合測量頭時(shí)，導(dǎo)線壓接體借助于刃部和定心板校正位置?？山柚诜宀亢偷谝蝗胁繙y量導(dǎo)線壓接體的高度或壓接高度，其中，力測量裝置確定峰部、導(dǎo)線壓接體與第一刃部之間的力配合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，避免公知技術(shù)的缺點(diǎn)且特別是提出一種測量結(jié)構(gòu)和方法，在該測量結(jié)構(gòu)和方法中能夠可靠地確定導(dǎo)線壓接體的至少壓接高度。按照本發(fā)明，該目的通過具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的測量結(jié)構(gòu)和方法實(shí)現(xiàn)。圖像系統(tǒng)可以包括評(píng)價(jià)和比較裝置，通過評(píng)價(jià)和比較裝置能夠借助于由照相機(jī)攝取的圖像確定壓接觸頭的實(shí)際位置且將該實(shí)際位置與壓接觸頭的額定位置進(jìn)行比較。圖像系統(tǒng)能夠以下列方式編程，即在滿足關(guān)于壓接觸頭的位置的所有預(yù)設(shè)的條件時(shí)才通過測量設(shè)備實(shí)施導(dǎo)線壓接體的壓接高度的測量。測量設(shè)備針對(duì)接觸式(taktil)測量具有相互面對(duì)且能夠借助于動(dòng)作器相對(duì)移動(dòng)的測頭。此外，一個(gè)測頭至少針對(duì)測量過程固定地實(shí)施且另一個(gè)測頭可移動(dòng)地實(shí)施。當(dāng)然還可以使兩個(gè)測頭都實(shí)施為可移動(dòng)。與動(dòng)作器連接的圖像系統(tǒng)以下列方式編程，即在不存在關(guān)于壓接觸頭的位置的預(yù)設(shè)的條件時(shí)或者如果沒有滿足關(guān)于壓接觸頭的位置的預(yù)設(shè)的條件，而位于測量區(qū)域中的導(dǎo)線壓接體通過測頭接觸，測頭自動(dòng)向閑置狀態(tài)回移。如果測量結(jié)構(gòu)具有鏡子結(jié)構(gòu)，借助于鏡子結(jié)構(gòu)能夠利用照相機(jī)成像壓接觸頭的不同視圖，有利的是，測量設(shè)備包括刃部作為第一測頭，其垂直地(rechtwinklig)連接到第一和第二鏡子上且設(shè)置在第一和第二鏡子之間。本發(fā)明其它有利的改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中限定。為了改進(jìn)測量過程，測量結(jié)構(gòu)得到照相機(jī)系統(tǒng)的支持，該照相機(jī)系統(tǒng)優(yōu)選部分或完全自動(dòng)化地監(jiān)控、視覺化以及記錄測量過程。照相機(jī)的至少一個(gè)圖像傳感器攝取設(shè)置在測量區(qū)域中的導(dǎo)線壓接體作為待測量的測量目標(biāo)。圖像系統(tǒng)根據(jù)相應(yīng)的方法評(píng)價(jià)圖像傳感器的圖像且判定測量目標(biāo)何時(shí)位于有效的測量位置中且然后觸發(fā)獨(dú)立于圖像的、導(dǎo)線壓接體的至少一個(gè)壓接高度的測量。在測量壓接高度作為第一參數(shù)時(shí)，可以將相互面對(duì)的測頭(比如測量峰部、測量刃部)相向移動(dòng)。測量設(shè)備還可以具有其它用于接觸式測量壓接高度的裝置。測量值比如在預(yù)設(shè)的夾緊力的情況下從指針式測量表或從高度測量儀中讀出。測量峰部的升降可以調(diào)節(jié)，用以在測頭行駛到一起時(shí)將延遲保持得較小。 此外，可以從圖像中分析其它標(biāo)準(zhǔn)，借助于這些標(biāo)準(zhǔn)可以確定測量的有效性且借助于這些標(biāo)準(zhǔn)在必要時(shí)隨后終止測量，比如當(dāng)導(dǎo)線壓接體或另一個(gè)測量目標(biāo)不是準(zhǔn)確地垂直于測量軸時(shí)。當(dāng)測量結(jié)構(gòu)如當(dāng)今通常那樣與線纜加工機(jī)連接時(shí)，可以可靠地防止以識(shí)別為錯(cuò)誤的測量數(shù)據(jù)生產(chǎn)導(dǎo)線壓接體或其它測量目標(biāo)。利用照相機(jī)系統(tǒng)可以測量測量目標(biāo)的其它參數(shù)，比如壓接寬度、毛刺(Brauen)的超出高度、測量峰部的位置、線纜絕緣體的位置、線纜絕緣體的顏色和/或線纜直徑。光學(xué)確定的參數(shù)的測量精度可以通過下列方式提高，即測量結(jié)構(gòu)借助于其它參數(shù)或測量值估算測量點(diǎn)位于哪一間距中且在計(jì)算上均衡所產(chǎn)生的透視扭曲。借助于鏡子可以使得唯一一個(gè)照相機(jī)從不同方向?qū)?dǎo)線壓接體或其它測量目標(biāo)進(jìn)行成像，這相對(duì)于具有多個(gè)照相機(jī)的技術(shù)方案節(jié)省了費(fèi)用。鏡子可以如下設(shè)置，即從不同方向同時(shí)清晰地對(duì)測量目標(biāo)進(jìn)行成像。圖像系統(tǒng)可以控制測量目標(biāo)上的不同的照明設(shè)備，從而簡化了圖像分析(在水平方向上的光線，也被稱作透射光(Durchlicht))或者改進(jìn)了圖像質(zhì)量(在豎直方向上的光線，也被稱作豎直光線)。照射可以通過現(xiàn)有的鏡子向所希望的方向折射、比如針對(duì)水平的透射光或豎直的光線不需要額外的光源。照相機(jī)還可以額外被用作放大鏡或顯微鏡，而不實(shí)施測量，這在操作者比如要檢測壓接連接時(shí)是有利的。另一種簡化操作如下實(shí)現(xiàn)，即具有導(dǎo)線壓接體的壓接觸頭夾緊到一種設(shè)備中，該設(shè)備可以在測量區(qū)域中移動(dòng)。此類設(shè)備可以手動(dòng)或自動(dòng)地引導(dǎo)到測量區(qū)域中。該設(shè)備可以被設(shè)計(jì)為，壓接連接可以額外圍繞線纜軸旋轉(zhuǎn)地被推動(dòng)，從而使操作者可以在不同的位置且在不同的角度下觀察導(dǎo)線壓接體，而無需離開圖像區(qū)域。操作者可以在數(shù)字圖像上置入測量點(diǎn)且測量圖像上任意位置。還可以額外向數(shù)字圖像嵌入刻度，其在進(jìn)一步測量中對(duì)操作者是有益的?；谒鶞y量到的參數(shù)、比如壓接高度和/或壓接寬度，圖像系統(tǒng)可以計(jì)算，基于透視扭曲的最大測量誤差有多大。測量目標(biāo)的映像是豎直方向上的投影和水平方向上的投影。這兩個(gè)投影都由一個(gè)照相機(jī)同時(shí)獲取。豎直方向上的投影此外還被稱為從下方看的測量目標(biāo)的投影圖且水平方向上的投影此外還被稱為從側(cè)方看的測量目標(biāo)的投影圖。在一種實(shí)施變型中，圖像系統(tǒng)從所有獲得的圖像數(shù)據(jù)中除了將壓接高度作為參數(shù)外還確定其它參數(shù)或測量值，比如導(dǎo)線壓接體或壓接觸頭的另一部分的寬度或者線纜導(dǎo)線或線纜絕緣體邊緣相對(duì)于壓接觸頭的位置。如上所述，圖像系統(tǒng)在壓接連接中比如除了借助于指針式測量表或高度測量儀確定壓接高度之外還從圖像數(shù)據(jù)中確定壓接高度。由于光學(xué)地評(píng)價(jià)的投影圖總是確定測量目標(biāo)的最大尺寸，而指針式測量表通過點(diǎn)測量，可以將正確的壓接高度與測量目標(biāo)的最大伸展(Ausdehnung)進(jìn)行比較。更大的壓接高度表示具有不允許存在的毛刺的壓接連接。替代具有平坦的圖像傳感器的照相機(jī)還可以采用行式掃描傳感器(Zeilensensor),其掃描直線。替代行式掃描傳感器還可以采用PSD (Position sensitiveDevice對(duì)位置敏感的設(shè)備)傳感器，其產(chǎn)生模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)將投影的位置與豎直視圖和水平視圖中的直線對(duì)應(yīng)。替代具有透鏡的照相機(jī)還可以采用點(diǎn)狀的光源或激光束在無需透鏡的情況下將投影圖投影到一個(gè)或多個(gè)圖像傳感器上。通過該測量結(jié)構(gòu)結(jié)合圖像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了下列優(yōu)點(diǎn)識(shí)別且避免了錯(cuò)誤測量。導(dǎo)線壓接體上的測量在可復(fù)制的條件下發(fā)生。除了壓接高度以外還確定了其它參數(shù)或測量值。同時(shí)，通過測量可以使操作者實(shí)施壓接連接的光學(xué)檢測。測量目標(biāo)和測量情況可以在測量的時(shí)間點(diǎn)上被保存為數(shù)字圖像。測量可以出于質(zhì)量上的原因被存檔、隨后進(jìn)行檢測且向回追溯。測量目標(biāo)在攝取時(shí)間點(diǎn)上被固定在某一地點(diǎn)，因此聚焦是多余的，也不會(huì)產(chǎn)生由移動(dòng)造成的模糊。取消了手動(dòng)觸發(fā)測量，操作者的兩只手都沒有被占用，比如其可以快速且準(zhǔn)確地將導(dǎo)線壓接體置入測量位置中。借助于光學(xué)放大可以更好地判斷測量目標(biāo)和測量位置。測量結(jié)構(gòu)還可以被用作具有攝錄功能和測量輔助功能的光學(xué)放大裝置。光學(xué)放大提供不同視角的圖像，無需使所觀察的導(dǎo)線壓接體運(yùn)動(dòng)。


下面借助于附圖詳細(xì)闡述測量結(jié)構(gòu)。其中，圖I和2示出了機(jī)械的三點(diǎn)式壓接高度測量的示意圖，圖3示出了導(dǎo)線壓接體的橫截面，圖4示出了用于測量壓接觸頭的測量結(jié)構(gòu)，圖5示出了測量區(qū)域的細(xì)節(jié)，圖6和7示出了具有光源的測量結(jié)構(gòu)，圖8示出了測量結(jié)構(gòu)的光路，圖9示出了光路的變型，圖10示出了壓接觸頭的視圖，圖11示出了用于控制測量結(jié)構(gòu)的圖像系統(tǒng)的方框電路圖。
具體實(shí)施例方式圖I和圖2示出了借助于測頭進(jìn)行三點(diǎn)式壓接高度測量的示意圖。固定在線纜、15. I上的壓接觸頭30具有導(dǎo)線壓接體18. I和絕緣壓接體19. I，其中，導(dǎo)線壓接體18. I包括線纜導(dǎo)線20. I且絕緣壓接體19. I包括線纜絕緣體21. I。導(dǎo)線壓接體18. I和絕緣壓接體19. I在壓接過程中塑性變形且借助于壓接沖具和壓接鐵砧壓成所示形狀。第一刃部4被作為第一測頭與導(dǎo)線壓接體18. I的一側(cè)接觸。峰部3作為第二測頭與導(dǎo)線壓接體18. I的另一側(cè)接觸。刃部4的位置可借助于測量裝置測量。峰部3的位置可借助于測量裝置測量。兩個(gè)位置的差相當(dāng)于圖3所示的壓接高度CH。圖3示出了具有對(duì)于三點(diǎn)式壓接高度測量重要的測頭觸點(diǎn)的導(dǎo)線壓接體18. I的橫截面。在導(dǎo)線壓接體18. I的一側(cè)，刃部4在第一點(diǎn)23. I上和第二點(diǎn)24. I上與導(dǎo)線壓接體18. I連接。在導(dǎo)線壓接體18. I的另一側(cè)，刃部3在第三點(diǎn)25. I上與導(dǎo)線壓接體18. I連接。以26. I標(biāo)記脊部，其在壓接過程中主要通過壓接沖具和壓接鐵砧越來越大的磨損在導(dǎo)線壓接體18. I的另一側(cè)上產(chǎn)生。借助于導(dǎo)線壓接體18. I 一側(cè)上的刃部4和另一側(cè)上的峰部3確定壓接高度通過脊部26. I不會(huì)搞錯(cuò)。壓接高度CH由通過第一點(diǎn)23. I和第二點(diǎn)24. I定義的導(dǎo)線壓接體18. I的一側(cè)和通過第三點(diǎn)25. I定義的導(dǎo)線壓接體18. I的另一側(cè)的間距得出。
圖4示出了用于容納和評(píng)價(jià)測量區(qū)域53中的壓接觸頭30的測量結(jié)構(gòu)50。照相機(jī)20攝取測量區(qū)域53中的測量目標(biāo)的圖像且圖像系統(tǒng)(Visionssystem)評(píng)價(jià)這些圖像。照相機(jī)20比如是市場上常見的數(shù)碼CCD照相機(jī)。此外，設(shè)置高度測量儀1，借助于高度測量儀能夠測量測量目標(biāo)的至少一個(gè)參數(shù)、比如壓接觸頭30的導(dǎo)線壓接體的壓接高度CH。壓接高度CH如圖I所示接觸式(taktil)測量。導(dǎo)線壓接體18. I平放在刃部4上且峰部3從上方下降到導(dǎo)線壓接體18. I上。照相機(jī)20設(shè)置在測量區(qū)域53的后面且可以探測具有壓接觸頭30的測量區(qū)域53。鏡子結(jié)構(gòu)51由多個(gè)鏡子組成，在刃部4的一側(cè)設(shè)置第一鏡子IOa以及在刃部4的另一側(cè)設(shè)置第二鏡子10b。利用第一鏡子IOa和第二鏡子10b，照相機(jī)20可以在刃部4的兩側(cè)從下方看見測量區(qū)域53或壓接觸頭30。利用第三鏡子11和第四鏡子12，照相機(jī)20可以從側(cè)方看見測量區(qū)域53和壓接觸頭30。第三鏡子11和第四鏡子12將側(cè)視的光路折轉(zhuǎn)，使得照相機(jī)20與測量區(qū)域53之間的間距對(duì)于從側(cè)方的視圖和對(duì)于從下方的視圖的大小是相同的，照相機(jī)20可以同時(shí)清晰地將兩個(gè)視圖成像。照相機(jī)20被設(shè)計(jì)為，能夠同時(shí)在照相機(jī)20的圖像傳感器20. 11上看見兩個(gè)視圖。從下方的視圖是測量目標(biāo)的豎直投影，從側(cè)方的視圖是測量目標(biāo)的水平投影。照相機(jī)20持續(xù)地、比如以每秒25個(gè)圖像的速率將圖像數(shù)據(jù)傳遞到(此處未示出的)處理圖像的圖像系統(tǒng)，圖像系統(tǒng)評(píng)價(jià)這些圖像數(shù)據(jù)(如后面闡述的那樣)且發(fā)生相應(yīng)的控制信號(hào)(參見隨后的圖11)。圖5示出了穿過設(shè)置在測量區(qū)域53中的導(dǎo)線壓接體18. I在刃部4前的截面圖，從通過在圖I中示出的箭頭Pl表示的方向觀察。導(dǎo)線壓接體18. I位于刃部4上且峰部3以芯軸3. I壓到導(dǎo)線壓接體18. I上。在刃部4之前可看到第一鏡子10a，第二鏡子IOb位于刃部4后面且不可看到。圖像系統(tǒng)可以控制測量目標(biāo)上的不同照明設(shè)備，從而簡化了圖像分析(在水平方向上的光線，也被稱作透射光(Durchlicht))或者改進(jìn)了圖像質(zhì)量(在豎直方向上的光線，也被稱作豎直光線)。如在圖6和圖7中所不,照明設(shè)備52由第一光源52. I、第二光源52. 2和第三光源52. 3組成。第一光源52. I和第二光源52. 2從上方照射測量區(qū)域53,其中,第一光源52. I與峰部3同心地照射測量區(qū)域53且第二光源52. 2照射峰部3下方的平面。第一光源52. I和第二光源52. 2還可以(在如圖4所示相應(yīng)成形峰部3的情況下)被設(shè)計(jì)為一個(gè)光源。第三光源52. 3與照相機(jī)20的鏡頭20. 2同心設(shè)置且從側(cè)方照射測量區(qū)域53。測量目標(biāo)或壓接觸頭30的映像是豎直方向上的投影和水平方向上的投影。這兩個(gè)投影由照相機(jī)20同時(shí)獲取。在豎直方向上的投影還是測量目標(biāo)從下方的投影圖以及水平方向上的投影還被稱作測量目標(biāo)從側(cè)方的投影圖。峰部3的光源52. 1、52. 2是發(fā)光的圓錐體,且照相機(jī)20可以利用光線、通過第三鏡子IOa且通過第四鏡子IOb從側(cè)方以及從下方以具有明亮背景的投影圖的形式看到測量區(qū)域53或壓接觸頭30 (也參見圖10)。發(fā)光的圓錐體由透光的漫射材料制成，在材料中置 入多個(gè)LED，使得光線均勻地射出。為了減小環(huán)境光線造成的干擾，在照相機(jī)20中設(shè)置非常短的曝光時(shí)間(比如100微秒)且LED僅在較短的曝光時(shí)間期間以較高的電流操控且由此以比環(huán)境光線更高的光強(qiáng)度照射測量區(qū)域53或壓接觸頭30。盡管如此，穿過LED的平均光強(qiáng)度和平均電流保持得較小，從而使得操作者不會(huì)失明且LED不會(huì)超負(fù)荷。如果操作者手動(dòng)在測量區(qū)域53中引導(dǎo)導(dǎo)線壓接體18. I或固定在線纜15. I上的具有導(dǎo)線壓接體的壓接觸頭30，則圖像系統(tǒng)以下面描述的方法持續(xù)地檢測是否測量目標(biāo)在從下方看的視圖中位于前述的測量位置中。一旦是這種情況，則圖像系統(tǒng)激活動(dòng)作器2、比如借助于閥門22切換的氣動(dòng)汽缸2，其將峰部3下降到測量目標(biāo)30上。圖像系統(tǒng)在現(xiàn)在固定保持在測量位置上的測量目標(biāo)上檢測是否測量目標(biāo)還在側(cè)視圖中位于正確的測量位置上。如果測量目標(biāo)位于正確的測量位置之外，圖像系統(tǒng)以相反的方向激活動(dòng)作器2且峰部3再次向上運(yùn)動(dòng)。圖像系統(tǒng)為操作者借助于信號(hào)燈產(chǎn)生相應(yīng)的反饋。圖像系統(tǒng)該可以為操作者在顯示屏上展示具有錯(cuò)誤報(bào)告的照相機(jī)圖像作為反饋。上述的多級(jí)測量方法(首先檢查從下方的視圖，然后移動(dòng)測量峰部、再判定從側(cè)方的視圖)的優(yōu)點(diǎn)在于，操作者不必在所有自由度上同時(shí)正確地保持測量目標(biāo)。但順序是可以交換的或所有參數(shù)可以同時(shí)進(jìn)行檢測且然后才移動(dòng)峰部3。如果圖像系統(tǒng)如下面所述斷定兩個(gè)視圖上的測量位置都正確，則觸發(fā)在測量目標(biāo)上的測量或至少一個(gè)壓接高度的測量且測量值通過數(shù)字界面從高度測量儀I中讀取。同時(shí)，照相機(jī)圖像可以在測量時(shí)間點(diǎn)上得到保存且與測量數(shù)據(jù)結(jié)合。圖像系統(tǒng)可以接通第三光源52. 3，其從照相機(jī)20的方向照射測量目標(biāo)，從而使得測量目標(biāo)能夠更好地被識(shí)別。圖像同樣可以被保存且與測量數(shù)據(jù)結(jié)合。通過保存的測量數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的圖像可以為了保證質(zhì)量隨后確定，在哪些情況下在測量目標(biāo)上實(shí)施了測量。圖像系統(tǒng)可以控制測量目標(biāo)上的不同照明設(shè)備，從而簡化了圖像分析(在水平方向上的光線，也被稱作透射光)或者改進(jìn)了圖像質(zhì)量(在豎直方向上的光線，也被稱作豎直光線)。圖8示出了用于在照相機(jī)20的圖像傳感器20. 11上映像測量目標(biāo)(壓接觸頭)30的光路52. 4。借助于由第一鏡子10a、第二鏡子10b、第三鏡子11以及第四鏡子12組成的鏡子結(jié)構(gòu)51，唯一一個(gè)照相機(jī)20可以從不同方向?qū)y量目標(biāo)進(jìn)行映像。鏡子10a、10b、ll、12如下設(shè)置，使得從不同方向(從下方或從側(cè)方)在圖像傳感器20. 11上同時(shí)清晰地對(duì)測量目標(biāo)成像。測量區(qū)域53的大小通過第一鏡子IOa和第二鏡子IOb的第一投影53. 2且通過第三鏡子11的第二投影53. 3以及通過鏡子寬度53. I確定。圖9示出了光路52. 4的實(shí)施變型,在該實(shí)施變型中，測量目標(biāo)也從不同方向(從下方或從側(cè)方)在圖像傳感器20. 11上同時(shí)清晰成像。在從側(cè)方的視圖與從下方的視圖之間不同的光線長度將通過傾斜設(shè)置的圖像傳感器20. 11進(jìn)行平衡。還可以采用兩件式的、平行于測量目標(biāo)延伸的圖像傳感器，在這種圖像傳感器中，用于從下方的視圖的部件靠近測量目標(biāo)。測量目標(biāo)的映像是豎直方向上的投影和水平方向上的投影。這兩個(gè)投影由照相機(jī)20同時(shí)獲取。在豎直方向上的投影還是測量目標(biāo)從下方的投影圖以及水平方向上的投影還被稱作測量目標(biāo)從側(cè)方的投影圖。圖10示出了測量目標(biāo)、比如壓接觸頭30的圖像。壓接觸頭30以投影圖(如其由 照相機(jī)20中看到的那樣)的形式示出。借助于鏡子結(jié)構(gòu)51將測量目標(biāo)同時(shí)從不同方向成像，即作為從下方的投影圖104和作為從側(cè)方的投影圖105。直線100、101、102a、102b和103a、103b以及坐標(biāo)系統(tǒng)由圖像系統(tǒng)插入且被用于評(píng)價(jià)測量區(qū)域53中測量目標(biāo)的狀況。在直線100上方是壓接觸頭30從下方的投影圖104且在直線100下方是從側(cè)方的投影圖105。直線101描述了測量目標(biāo)或壓接觸頭30在從下方的投影圖104中的理想的軸，在該直線101中，壓接觸頭30垂直于刃部4且在理想情況下位于峰部3中心。對(duì)于測量過程適用于下列前提條件壓接觸頭在X方向上如下定位，即峰部3在X方向上位于導(dǎo)線壓接體18. I中心，從而峰部3在點(diǎn)25. I上進(jìn)行測量。此外，壓接觸頭30如下圍繞z軸旋轉(zhuǎn)，即線纜縱軸垂直于刃部4的平面。壓接觸頭30在y方向如下定位，即峰部3和刃部4在導(dǎo)線壓接體18. I的平整的部分上進(jìn)行測量。導(dǎo)線壓接體18. I應(yīng)該在圖3的點(diǎn)24. I和23. I上接觸刃部。操作者準(zhǔn)備測量目標(biāo)或壓接觸頭30，其方式為，其盡可能短地切割線纜端部15. I，但其能夠以手指保持線纜端部。然后，其以點(diǎn)24. I和23. I (參見圖3)將壓接觸頭30向下放置在刃部4上且用眼睛對(duì)壓接觸頭進(jìn)行定位，使得線纜縱軸大致水平且垂直于刃部4延伸且刃部4在導(dǎo)線壓接體平坦的部分上接觸導(dǎo)線壓接體18. I。現(xiàn)在，操作者在X軸的方向?qū)航佑|頭30推向峰部3，直到測量進(jìn)程被觸發(fā)且峰部3向下移動(dòng)且壓接觸頭30利用借助于動(dòng)作器2產(chǎn)生的、定義的力夾在峰部與刃部之間。刃部4具有水平的測量面，因此在夾緊壓接觸頭30時(shí)產(chǎn)生在X軸上的轉(zhuǎn)矩且壓接觸頭30被壓向水平狀態(tài)。現(xiàn)在，圖像系統(tǒng)(如下面描述的那樣)檢測上述條件。如果所有條件得到滿足，則圖像系統(tǒng)讀取高度測量儀I且將數(shù)據(jù)與照相機(jī)20的當(dāng)前圖像一起傳遞到機(jī)器控制裝置。機(jī)器控制裝置將測量數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的圖像保存到大容量存儲(chǔ)器(Massenspeicher)中。另外，圖像系統(tǒng)向機(jī)器控制裝置傳遞錯(cuò)誤情況且錯(cuò)誤情況通過顯示屏為操作者提供錯(cuò)誤。此外，圖像系統(tǒng)再次抬起峰部3。然后，可以重復(fù)壓接觸頭30的定位。在照相機(jī)20的傳感器20. 11上，圖像如圖10所示被投影。在圖像上還定義坐標(biāo)系統(tǒng)(U、V)。投影的亮度值持續(xù)地、比如以每秒20個(gè)圖像、通過串聯(lián)的數(shù)據(jù)連接傳遞到圖像系統(tǒng)。每一個(gè)所涉及的圖像都借助于圖像系統(tǒng)經(jīng)歷下列處理步驟
每個(gè)像素都具有一個(gè)亮度值h。利用合適的閾值hs將像素劃分到背景范疇和陰影范疇中。其亮度值11 < hs的像素屬于陰影范疇，亮度值h > hs的像素屬于背景范疇。為了從下方確定測量目標(biāo)的狀態(tài)，借助于圖像系統(tǒng)實(shí)施下列方法步驟圖像系統(tǒng)從上部的圖像邊緣開始以下降的坐標(biāo)V在直線102a上尋找第一個(gè)屬于陰影范疇的像素。該像素作為具有坐標(biāo)(u201、v201 )的點(diǎn)201中間保存。圖像系統(tǒng)從直線100開始以上升的坐標(biāo)V在直線102a上尋找第一個(gè)屬于陰影范疇的像素。該像素作為具有坐標(biāo)(u202、v202)的點(diǎn)202被中間保存。類似地在直線103a上確定且中間保存具有坐標(biāo)(u203、v203)的點(diǎn)203以及具有坐標(biāo)(u204、v204)的點(diǎn) 204。為了滿足上述條件，必須在關(guān)于直線101鏡像對(duì)稱的測量目標(biāo)中滿足一定的、在算法上從上述坐標(biāo)中確定的值。較小的偏差是允許的。只有當(dāng)上述條件得到滿足時(shí)，圖像系統(tǒng)才借助于閥門22觸發(fā)峰部3?，F(xiàn)在,壓接觸頭30固定夾緊(festgeklemmt)在測量結(jié)構(gòu)50中。圖像系統(tǒng)在依然由照相機(jī)20攝取的圖像上檢測其它條件為此，重新如上所述確定點(diǎn)201、202、203和204且檢測上述條件，因?yàn)樵诜宀?閉合時(shí)可能使測量目標(biāo)位移。此外，類似于點(diǎn)201、202、203和204確定具有(u205、v205)的點(diǎn) 205、具有(u206,v206)的點(diǎn) 206、具有(u207,v207)的點(diǎn) 207 和具有(u208、v208)的點(diǎn)208且從坐標(biāo)中計(jì)算一定的值。較小的偏差是允許的。上述條件的檢測還將細(xì)化，其方式為，直線102b和103b多次在u方向上稍稍錯(cuò)開且重復(fù)每一次的評(píng)價(jià)。如果所有上述條件在多個(gè)依次的、比如5個(gè)所涉及的圖像上恒定地得到滿足，則圖像系統(tǒng)將測量識(shí)別為有效。壓接高度CH不僅能夠以高度測量儀I、而且還能夠(如果允許減小的精度)從投影圖中測量。光學(xué)測量的高度hopt通過計(jì)算從峰部3在直線102b和103b上的位置上的點(diǎn)205、206,207,208的坐標(biāo)中確定。高度hopt相當(dāng)于穿過圖3中24. I和23. I的直線與三個(gè)點(diǎn)26. 1,26. I和25. I中的一個(gè)點(diǎn)之間的最大間距。與此相反，具有峰部3的指針式測量表僅測量穿過圖3中的24. I和23. I的直線與點(diǎn)25. I之間的間距CH。在正確加工的壓接觸頭30中，脊部26. I不應(yīng)該從圖3的點(diǎn)25. I突出。這可以由圖像系統(tǒng)通過比較測量值hopt和CH進(jìn)行檢測如果hopt >CH，則可以判定兩個(gè)脊部26. I中的至少一個(gè)從圖3的點(diǎn)25. I聳出。盡管如此，也可以進(jìn)行正確的壓接高度測量，但圖像系統(tǒng)可以比如產(chǎn)生相應(yīng)的警告且將信息連同測量數(shù)據(jù)傳遞到機(jī)器控制裝置。測量值或測量到的壓接高度CH作為參數(shù)可以傳遞到線纜加工單元，其借助于測量值比如自動(dòng)匹配壓接的壓接位置。測量目標(biāo)、比如壓接觸頭30還可以取代手動(dòng)機(jī)械地、比如借助于夾鉗類型的設(shè)備被置于測量區(qū)域53中。測量過程可以完全自動(dòng)化。該設(shè)備可以被設(shè)計(jì)為，測量目標(biāo)可額外圍繞線纜軸旋轉(zhuǎn)或者可沿線纜軸移動(dòng)。替代壓接觸頭30比如還可以定位且測量壓接套筒或刀式觸頭或套管或可在線纜絕緣體21. I的端部上隆起的具有色碼(Farbcode)的套子作為測量目標(biāo)。替代將壓接高度CH作為測量參數(shù)比如可以測量測量目標(biāo)在線纜導(dǎo)線20. 11上的位置或測量目標(biāo)的直徑。替代高度測量儀I可以采用其它測量設(shè)備、比如測微計(jì)或數(shù)字的指針式測量表，測頭的類型根據(jù)測量目標(biāo)的不同和測量方式的不同進(jìn)行選擇。測量設(shè)備原則上還可以應(yīng)用于鐘表工業(yè)的較小的測量目標(biāo)。圖11示出了用于控制測量結(jié)構(gòu)50的圖像系統(tǒng)60的方框電路圖。圖像系統(tǒng)60基本上由下列部件組成計(jì)算機(jī)、工作存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、供電設(shè)備、用于與測量結(jié)構(gòu)50連接、比如與閥門22、照相機(jī)20、高度測量儀I以及具有光源52. 1,52. I和52. 3的照明設(shè)備52的一系列連接61的輸入端/輸出端。上述用于圖像評(píng)價(jià)的方法作為軟件被保持在程序存儲(chǔ)器中且由計(jì)算機(jī)運(yùn)行。圖像系統(tǒng)60包括評(píng)價(jià)比較裝置64，利用評(píng)價(jià)比較裝置借助于由照相機(jī)攝取的圖像確定壓接觸頭的實(shí)際位置且將實(shí)際位置與壓接觸頭的額定位置進(jìn)行比較。此外，圖像系統(tǒng)60與具有顯示屏62的機(jī)器控制裝置62處 于電子連接中，顯示屏被用作操作者的視覺界面。機(jī)器控制裝置62控制比如用于制造圖I中所示的壓接觸頭的線纜加工機(jī)。
權(quán)利要求
1.ー種測量結(jié)構(gòu)(50)，用于至少確定壓接觸頭(30)的導(dǎo)線壓接體(18. I)的壓接高度(CH)，由用于攝取測量區(qū)域(53)中的壓接觸頭(30)的圖像(104、105)的照相機(jī)(20)和用于評(píng)價(jià)所述圖像(104、105)的圖像系統(tǒng)(60)以及與所述圖像系統(tǒng)(60)連接的、用于接觸式測量導(dǎo)線壓接體(18. I)的壓接高度(CH)的測量設(shè)備(I)組成。
2.如權(quán)利要求I所述的測量結(jié)構(gòu)(50)，其中，所述圖像系統(tǒng)(60)包括評(píng)價(jià)和比較裝置(64)，通過所述評(píng)價(jià)和比較裝置能夠借助于由照相機(jī)攝取的圖像(104、105)確定壓接觸頭(30)的實(shí)際位置且將壓接觸頭(30)的實(shí)際位置與壓接觸頭(30)的額定位置進(jìn)行比較。
3.如權(quán)利要求I或2所述的測量結(jié)構(gòu)(50)，其中，所述圖像系統(tǒng)(60)以下列方式編程，即在滿足關(guān)于壓接觸頭(30)的位置的所有預(yù)設(shè)的條件時(shí)才通過所述測量設(shè)備(I)實(shí)施導(dǎo)線壓接體(18. I)的壓接高度(CH)的測量。
4.如權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的測量結(jié)構(gòu)(50)，其中，所述測量設(shè)備(I)具有相互面對(duì)且能夠借助于動(dòng)作器(2)相對(duì)移動(dòng)的測頭(3、4)。、
5.如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的測量結(jié)構(gòu)(50)，其中，與所述動(dòng)作器(2)連接的所述圖像系統(tǒng)(60)以下列方式編程，即在不存在關(guān)于壓接觸頭(30)的位置的預(yù)設(shè)的條件時(shí)或者如果沒有滿足關(guān)于壓接觸頭(30)的位置的預(yù)設(shè)的條件，而位于測量區(qū)域(53)中的導(dǎo)線壓接體(18. I)通過所述測頭(3、4)接觸，所述測頭(3、4)自動(dòng)向閑置狀態(tài)回移。
6.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的測量結(jié)構(gòu)(50)，其中，設(shè)置鏡子結(jié)構(gòu)(51)，借助于所述鏡子結(jié)構(gòu)能夠在照相機(jī)(20)的圖像傳感器(20. 11)上成像壓接觸頭(30)的不同視圖。
7.如權(quán)利要求6所述的測量結(jié)構(gòu)(50)，其中，所述鏡子結(jié)構(gòu)(51)具有用于從下方成像壓接觸頭(30)的第一和第二鏡子(10a、10b)。
8.如權(quán)利要求7所述的測量結(jié)構(gòu)(50)，其中，所述測量設(shè)備(I)包括刃部(4)作為第ー測頭，其垂直地連接到所述第一和第二鏡子(IOaUOb)上且設(shè)置在所述第一和第二鏡子(IOaUOb)之間。
9.如權(quán)利要求7或8所述的測量結(jié)構(gòu)(50)，其中，所述鏡子結(jié)構(gòu)(51)還具有用于從側(cè)方成像壓接觸頭(30)的第三和第四鏡子(11、12)。
10.如權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)所述的測量結(jié)構(gòu)(50)，其中，設(shè)置能夠借助于所述圖像系統(tǒng)(60)控制的照明設(shè)備(52)，用于照亮不同的視圖。
11.一種線纜加工機(jī)，具有如權(quán)利要求I至10所述的測量結(jié)構(gòu)(50)。
12.—種用于至少確定壓接觸頭(30)的導(dǎo)線壓接體(18. I)的壓接高度(CH)的方法，具有下列步驟 a)將壓接觸頭(30)置于測量區(qū)域(53)中， b)攝取壓接觸頭(30)的圖像(104,105), c)從所述圖像(104、105)中確定所述測量區(qū)域(53)中的壓接觸頭(30)的至少ー個(gè)位置， d)如果滿足關(guān)于壓接觸頭(30)的位置的所有預(yù)設(shè)的條件，接觸式地測量導(dǎo)線壓接體(18. I)的壓接高度(CH)，以及 e)如果沒有滿足關(guān)于壓接觸頭(30)的位置的條件，重復(fù)步驟a)至C)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，只有當(dāng)關(guān)于壓接觸頭(30)的位置的所有預(yù)設(shè)的條件都得到滿足時(shí)才由測量設(shè)備⑴發(fā)生針對(duì)導(dǎo)線壓接體(18. I)的壓接高度(CH)的測量信號(hào)。
14.如權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，如果沒有滿足關(guān)于壓接觸頭(30)的位置的條件，用于接觸式測量壓接觸頭(30)的壓接高度(CH)的測量設(shè)備被自動(dòng)調(diào)節(jié)到閑置狀態(tài)。
15.如權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述圖像的每ー個(gè)像素根據(jù)亮度值的不同被評(píng)價(jià)為陰影或被評(píng)價(jià)為背景，且豎直和水平的直線(100、101、102a、102b、103a、103b)以及坐標(biāo)系統(tǒng)(U、V)被放置在所述圖像上，用于評(píng)價(jià)測量區(qū)域(53)中的壓接觸頭(30)的位置。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，在被評(píng)價(jià)為陰影的像素的直線上確定坐標(biāo)且從坐標(biāo)中確定壓接觸頭(30)關(guān)于所述直線的位置。
17.如權(quán)利要求15或16所述的方法，其中，從坐標(biāo)中確定壓接觸頭(30)的參數(shù)(hopt)且與所測量到的導(dǎo)線壓接體(30)的壓接高度(CH)進(jìn)行比較。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，壓接觸頭(30)的所述參數(shù)(hopt、CH)被傳遞到制造壓接觸頭(30)的線纜加工機(jī)上，用于自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測量結(jié)構(gòu)(50)，用于測量測量區(qū)域(53)中的壓接觸頭(30)的導(dǎo)線壓接體(18.1)，基本上由照相機(jī)(20)、測量設(shè)備(1)和圖像系統(tǒng)組成。借助于鏡子結(jié)構(gòu)(51)從下方和側(cè)方對(duì)壓接觸頭在照相機(jī)(20)中成像且評(píng)價(jià)壓接觸頭在測量區(qū)域(53)中的位置?？赏ㄟ^測量設(shè)備(1)測量導(dǎo)線壓接體(18.1)的壓接高度。當(dāng)壓接觸頭(30)在測量區(qū)域(53)中的位置正確時(shí)測量導(dǎo)線壓接體(18.1)的壓接高度。
文檔編號(hào)G01B5/02GK102735138SQ20121010730
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者史蒂芬·維維羅利 申請(qǐng)人:科馬斯控股股份公司