通常通過使用裝配有夾持器作為末端執(zhí)行器的機器人或類似定位設(shè)備來執(zhí)行電線束(electrical line harnesses)的基于機器的制造。通常，這種夾持器直接地保持接觸部件或者將接觸部件保持在電線處，將所述接觸部件移動至所期望的空腔中并且將所述接觸部件插入空腔中。術(shù)語“連接器外殼”基本上還意指插座外殼、夾桿等。為了確保可靠且有效的安裝處理，需要系統(tǒng)的各個組件的位置的準確知識。

出于成本的原因，傳統(tǒng)電線的連接器外殼和接觸部件都不能按嚴格容差容限來制造。因此，當使用公共安裝設(shè)備時，重復(fù)出現(xiàn)關(guān)于定位的不準確，由此使得難以進行可靠且有效的操作。借助于圖像捕獲裝置觀察保持器這里僅可以部分地幫助。具體地，圖像捕獲裝置一般不會考慮僅在定位和插入移動過程中引起的夾持器的位置偏差。

DE 10 2007 027 877 A1公開了一種校準針對接觸元件的設(shè)置頭的方法，其中，校準板被橫向可移動地安裝在保持器上，并且隨后接觸銷被插入校準板的通道中。在插入處理之后，校準板被鎖定并且由相機來確定通道的位置。

本發(fā)明的目的是，即使當使用具有容差的定位設(shè)備、連接器外殼、保持器和/或接觸部件時，也允許利用附接至電線的接觸部件精確、無誤差且快速地安裝連接器外殼。

該目的的解決方案通過用于校準具有權(quán)利要求1的特征的安裝設(shè)備的方法來實現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明，這樣的方法包括以下步驟：

(i)將標記載體附接至所述保持器，

(ii)利用所述可移動夾持器夾持標記裝置，

(iii)借助于所述夾持器和由所述夾持器夾持的所述標記裝置在附接至所述保持器的所述標記載體上設(shè)置多個標記點，

(iv)借助于所述圖像捕獲裝置確定所述標記點在所述標記載體上的位置，以及

(v)所確定的所述標記點的位置被存儲在與所述控制單元相關(guān)的存儲設(shè)備中。

由于利用在安裝設(shè)備的正常操作期間定位和插入接觸部件所使用的可移動夾持器相同的可移動夾持器來設(shè)置標記點，因此每個標記點精確地指示在定位系統(tǒng)的相應(yīng)控制下的安裝處理期間接近的位置。在本文中，位移移動與預(yù)定過程的偏差是不相關(guān)的。不管出現(xiàn)這樣的偏差的程度以及他們?nèi)绾我?，在任何情況下，這種標記點都指示由定位設(shè)備的相應(yīng)控制得到的精確插入位置。

在安裝設(shè)備的正常操作期間，可以重新獲取所存儲的標記點的位置并且在計算進行安裝所需的夾持器的位移移動時考慮所述位置。利用根據(jù)本發(fā)明的校準方法，因此在機器控制內(nèi)可以完全補償安裝設(shè)備和所設(shè)置的連接器外殼和接觸部件的所有機械容差和偏差。根據(jù)本發(fā)明的校準方法的具體益處在于，可以利用簡單裝置并且具體地使用已經(jīng)設(shè)置的圖像捕獲裝置來執(zhí)行該方法。

優(yōu)選地，在步驟(iii)中，所述夾持器根據(jù)所述定位設(shè)備的預(yù)定位移坐標，在橫向于所述插入方向的位移平面中和與所述標記載體間隔開的所述標記裝置一起分別移動至標記位置，其中，在步驟(v)中，所述位移坐標與所確定的相關(guān)標記點的位置一起被分別存儲在所述存儲設(shè)備中。因此，標記點均被分配給作為生成標記點所基于的那些位移坐標。在該構(gòu)造中，不僅標記點的位置被存儲在存儲設(shè)備中，而且相應(yīng)的因果控制參數(shù)也被存儲在存儲設(shè)備中。在完成校準方法之后，在安裝設(shè)備的正常操作期間，可以繼續(xù)進行該方法，使得利用預(yù)定插入位置來定位合適位移坐標或控制參數(shù)。

優(yōu)選地，在步驟(iii)中，在所述夾持器已經(jīng)到達所述標記位置之后，所述夾持器分別沿所述插入方向朝向所述標記載體移動。以這種方式，如果接觸部件將由夾持器而不是標記裝置保持，則每個標記點被精確地設(shè)置在將插入接觸部件的位置處。因此，標記點的位置與接觸部件的插入位置直接并且立即相關(guān)聯(lián)。

本發(fā)明的實施方式提供了，在步驟(iv)中，相對于所述圖像捕獲裝置能識別的在所述保持器上設(shè)置的基準標記，確定所述標記點在所述標記載體上的位置。通過使用這種基準標記，可以特別精確地確定標記點相對于保持器的位置—即使當在步驟(iv)中確定標記點在標記載體上的位置時所述圖像捕獲裝置具有各種位置。

在步驟(v)中，所述基準標記的位置也可以被存儲在所述存儲設(shè)備中。所存儲的基準標記的位置可以被用作其它保持器的基準值。

本發(fā)明的特定實施方式提供了，連接到所述保持器并且優(yōu)選地由金屬片制成的、具有至少一個具體地沖壓的或激光加工的凹口的基準體被設(shè)置為基準標記。在合適照射的情況下以相對高的精度來檢測相機圖像中的尖銳邊緣凹口是可能的。激光加工的金屬片形式的基準體的生產(chǎn)相對廉價。如果必要，可以從基準體的兩側(cè)檢測凹口的邊緣，而不管圖像捕獲裝置是在保持器的前面還是后面。為了確?；鶞蕵擞浀奶貏e可靠檢測，可以提供多個凹口在基準體上的布置。

本發(fā)明的另一實施方式提供了，在步驟(iii)中，所述夾持器初始被移動至所述基準標記并且從那里移動至相應(yīng)標記位置?？梢酝ㄟ^圖像捕獲裝置驗證標記裝置相對于基準標記的定位。以這種方式，相對于夾持器的坐標系設(shè)置標記點。

在步驟(iii)中，所述標記點可以被設(shè)置成行或列，優(yōu)選地彼此以均勻距離設(shè)置。以這種方式，可以在標記載體上創(chuàng)建帶有分隔的標記點的行，這些行可以類似于用于確定位置的標度被使用。

具體地，在步驟(iii)中，可以通過重復(fù)地行式或列式設(shè)置標記點，至少在保持所述連接器外殼的所述保持器的操作區(qū)域上延伸，在所述標記載體上創(chuàng)建柵格狀點陣列。通過這種柵格狀點陣列，保持器的整個區(qū)域和(如果必要)甚至整個保持器可以被包括在校準中。

優(yōu)選地，在步驟(i)中，平坦加標記介質(zhì)被用作標記載體，具體地，紙或箔元件。可以容易地將這種平坦加標記介質(zhì)附接至保持器的面向夾持器的前面。為此目的，可以在保持器處設(shè)置合適附接裝置(諸如，例如，一個或更多個夾桿)。

在步驟(ii)中，具體地，銷、針、激光頭或熱元件可以被用作標記裝置。銷或針的使用是特別成本有效的。相比之下，激光頭或熱元件的使用允許設(shè)置特別精細和/或結(jié)構(gòu)化的標記點。

本發(fā)明的另一實施方式提供了，在所述安裝設(shè)備的安裝臺處執(zhí)行步驟(iii)，并且在所述安裝設(shè)備的與所述安裝臺分離的測量臺處執(zhí)行步驟(iv)。在安裝設(shè)備處設(shè)置測量臺和單獨的安裝臺是過程上有利的。特別地，在此實施方式中，在測量臺處已經(jīng)測量了帶有連接器外殼的另一保持器時，可以在正常操作期間插入接觸部件。有利地，兩個臺都可以用于系統(tǒng)的校準。

本發(fā)明的另一實施方式提供了，在步驟(iv)中，所述圖像捕獲裝置借助于另一定位設(shè)備被相繼移動至各個標記點，其中，所述標記點在所述標記載體上的位置均根據(jù)另一定位系統(tǒng)的位移位置和所述標記點在所捕獲的圖像中的位置來確定。通過單獨地接近標記點，可以以非常高的分辨率來確定標記點在圖像中的位置。為了成本有效，由于單獨地接近標記點，所以能夠使用具有相對低分辨率的圖像捕獲裝置。

可以假設(shè)保持器適于保持多個連接器外殼，其中，在步驟(iii)中，所述標記點被設(shè)置成，使得至少兩個(優(yōu)選地，至少五個)標記點與每個所保持的連接器外殼相關(guān)。這確保了任何位置偏差的足夠準確考慮。

本發(fā)明還涉及一種用于利用附接至電線的接觸部件自動安裝連接器外殼的安裝設(shè)備，該安裝設(shè)備包括：保持器，其用于連接器外殼；定位設(shè)備，其具有可移動夾持器，所述可移動夾持器用于相對于保持器定位所述接觸部件并且用于將所述接觸部件沿插入方向插入所述連接器外殼的空腔中；圖像捕獲裝置，其用于捕獲所述保持器的至少部分的至少一個空間分辨圖像；以及控制單元，其用于確定所述空腔在至少一個空間分辨圖像中的位置并且用于使用所確定的所述空腔的位置確定將所述接觸部件插入所述空腔中所需的所述夾持器的移動。

根據(jù)本發(fā)明，安裝設(shè)備的控制單元被構(gòu)造成如上所述地執(zhí)行校準方法。這種校準功能允許可靠地補償整個系統(tǒng)的所有容差和偏差。

在從屬權(quán)利要求、說明書和附圖中還指定了本發(fā)明的另外進展。

下文中，將參照附圖通過示例的方式來描述本發(fā)明。

圖1示出在正常操作期間根據(jù)本發(fā)明的安裝設(shè)備的測量臺。

圖2示出在正常操作期間根據(jù)本發(fā)明的安裝設(shè)備的安裝臺。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的校準處理期間的圖2的安裝臺。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的校準處理期間的圖1的測量臺。

圖1中示出的測量臺10形成根據(jù)本發(fā)明的安裝設(shè)備的輸入部件并且包括固定了多個連接器外殼14的面板狀保持器12?？梢钥蛇x地使用附加的單獨保持器將連接器外殼14例如鎖定在保持器12的插座(receptacle)中。多個空腔16分別位于連接器外殼14的后側(cè)，以下將描述的接觸部件可以被插入所述空腔16中。另外，將為薄金屬片的基準板17附接至保持器12，在基準板17中激光加工多個凹口18。

設(shè)置具有相關(guān)圖像處理系統(tǒng)(未示出)的第一相機19形式的圖像捕獲裝置，以捕獲包括保持器12固定有連接器外殼14的部分的空間分辨圖像。第一相機19被附接至相機定位系統(tǒng)20，借助于所述相機定位系統(tǒng)20，可以將第一相機19位置上移動到單獨連接器外殼14前面。在所示的實施方式中，相機定位系統(tǒng)20被構(gòu)造為兩軸線性系統(tǒng)。出于清晰的原因，以正視圖描繪了具有固定連接器外殼14和相機定位系統(tǒng)20的保持器12，而以平面圖示出了第一相機19。保持器12、基準板17、相機定位系統(tǒng)20和第一相機19已經(jīng)被分配了被示出為圖1中的箭頭布置并且用附圖標記61-64指定的各自坐標系統(tǒng)。

圖2中示出的安裝臺24和與圖1中示出的測量臺10相同的安裝設(shè)備相關(guān)并且優(yōu)選地程序上是下級?？梢越柚谶\輸系統(tǒng)(未示出)將包括固定連接器外殼14的圖1中示出的保持器12運輸?shù)桨惭b臺24。在安裝臺24處，設(shè)置包括圖像處理系統(tǒng)(未示出)的第二相機26。以平面圖示出的相機26被布置在以正視圖示出的保持器12后面—即，在背離空腔16的一側(cè)上—在基準板17的區(qū)域中，使得所述相機26具有基準板17的凹口18的視圖。在保持器12前面是兩個夾持器28a、28b，夾持器28a、28b組合成雙夾持器并且可以借助于夾持器定位系統(tǒng)30移動。第二相機26的坐標系65和夾持器定位系統(tǒng)30的坐標系66也被示出為圖2中的箭頭布置。

夾持器定位系統(tǒng)30這里被構(gòu)造為線性系統(tǒng)，其中，夾持器28a、28b可沿著各自的x軸、y軸和z軸在插入方向E和與插入方向E的相反方向上移動，并且還在與插入方向成直角延伸的位移平面中移動。還可以設(shè)置用于移動夾持器28a、28b而非夾持器定位系統(tǒng)30的機器人。夾持器28a、28b中的每個適于經(jīng)由附接至所述夾持器28a、28b的電線34保持接觸部件32a、32b。在例示的實施方式中，接觸部件32a、32b二者通過公共電線34互連。

在安裝設(shè)備的正常操作期間，例如，手動地將各個預(yù)制連接器外殼14最初鎖定到保持器12的相關(guān)插座中。隨后，具有固定的連接器外殼14的保持器12被運輸?shù)綔y量臺10(圖1)。然后，通過相機定位系統(tǒng)20使第一相機19在基準板17前面自動移動。與相機19相關(guān)的圖像處理系統(tǒng)確定設(shè)置在基準板17中的凹口18的位置，并且因此限定保持器12的坐標系61的位置。隨后，第一相機19被順序地定位在各個連接器14前面。與第一相機19相關(guān)的圖像處理系統(tǒng)確定連接器外殼14的各個位置和旋轉(zhuǎn)位置。從數(shù)據(jù)庫中取得各個空腔相對于相關(guān)連接器外殼14的相對位置?；谙鄼C19在位移平面中的位置和所確定的連接器外殼14在圖像中的位置，確定連接器外殼14相對于基準板17的相對位置。

在完成該測量處理時，具有連接器外殼14的保持器12被運輸?shù)桨惭b臺24(圖2)。夾持器28a、28b二者在公共電線34處夾持各自接觸部件32a、32b。夾持器28a、28b借助于夾持器定位系統(tǒng)30移動到基準板17的中心，相機26位于所述基準板17的中心后面。借助于與相機26相關(guān)的圖像處理系統(tǒng)，確定第一接觸部件32a相對于基準板17和保持器12的坐標系61的相對位置。借助于電子控制單元(未示出)，然后計算夾持器28a為了安裝而進行的必要移動。然后，在考慮到所確定的相對于基準板17的相對位置的情況下，將具有接觸部件32a的電線34移動到所期望的連接器外殼14，并且將接觸部件32a沿插入方向E插入相關(guān)空腔16中。對于電線34的另一端上的第二接觸部件32b，利用相同的處理步驟重復(fù)該方法。為了程序上的優(yōu)化，針對兩個接觸部件32a、32b的處理步驟可以交叉。

為了確保安裝設(shè)備的上述正常操作的無誤差且有效處理，將所有坐標系61-66相對于彼此精確對準是非常重要的。具體地，坐標系61-66均需要正交地并且彼此成直角地對準。實際上，這只有通過大量的努力才能實現(xiàn)。

為了補償各個坐標系61-66的誤差對準，執(zhí)行用于校準安裝設(shè)備的方法，以下將參照圖3和圖4對所述方法進行更詳細的描述。最初，將標記載體38例如以紙張或箔元件的形式附接至保持器12。為此，可以在保持器12上設(shè)置合適的附接裝置(諸如，一個或更多個夾桿)(未示出)。在所示的實施方式中，標記載體38基本上覆蓋保持器12的整個前表面，然而，設(shè)置留出基準板17的視圖的凹口42。

具有附接的標記載體38的保持器12可選地被運輸?shù)桨惭b臺24并且被放置在第二相機26前面。第二相機26的坐標系65與基準板17的坐標系62對準。各個標記裝置40a、40b替代電線34的端部被夾持器28a、28b夾持。標記裝置40a、40b在圖3中大體被示出為箭頭。實際上，標記裝置40a、40b具體地可以被構(gòu)造為銷、針、激光頭或熱元件。

具有夾持的標記裝置40a的第一夾持器28被移動至基準板17的基準點。根據(jù)基準板17的坐標系62，夾持器28a首先沿x方向(即，沿著水平線)移動。以10mm的均勻距離，例如，停止移動并且夾持器28a沿插入方向E朝向標記載體38移動，直到標記裝置40a的尖端與標記載體38接觸為止，并且從而設(shè)置標記點50。隨后，利用更改的垂直位置，創(chuàng)建另一行標記點50。重復(fù)進行標記點50的逐行設(shè)置，直到保持器12的整個操作區(qū)域52被柵格狀點陣列54覆蓋為止。

在設(shè)置所有標記點50之后，具有附接的標記載體38的保持器12被移動至測量臺10(圖1)并且被設(shè)置在第一相機19前面。第一相機19確定基準板17的位置，并且因此限定該特定保持器12的坐標系61。位置數(shù)據(jù)被存儲在控制單元的存儲設(shè)備中。它們可以被用作其它保持器12的基準值。然后，隨后通過相機定位系統(tǒng)20將第一相機19移動至各個標記點50，并且標記點50在標記載體38上的位置均根據(jù)相機定位系統(tǒng)20的位移位置和標記點50在所捕獲圖像中的位置來確定。由此確定的標記點50的位置與夾持器定位系統(tǒng)30的位移坐標一起例如作為這些值的表被存儲在存儲設(shè)備中。隨后，利用第二夾持器28b及其夾持的標記裝置40b重復(fù)所述校準方法，其中，再次，夾持器定位系統(tǒng)30的位移坐標和標記點50的相應(yīng)位置通常被存儲在存儲設(shè)備中。

在安裝設(shè)備的后續(xù)正常操作中，可以使用所存儲的校準數(shù)據(jù)根據(jù)連接器外殼14在保持器12處的位置來確定夾持器定位系統(tǒng)30的各個位移坐標。這里，可以通過合適的算術(shù)方法(例如，通過插值方法)來確定中間值。通過校準數(shù)據(jù)來確定與夾持器28a、28b的正交和線性移動的任何偏差(其例如導(dǎo)致柵格狀點陣列54的梯形墊狀或筒狀失真的)，并且因此可以憑借控制來補償所述偏差。如果必要，可以在任何時間執(zhí)行安裝設(shè)備的校準的檢查。通過安裝設(shè)備的上述控制單元來協(xié)調(diào)正常操作和校準二者。

本發(fā)明使得能夠可靠且成本有效地校準整個安裝設(shè)備。

附圖標記列表

10 測量臺

12 保持器

14 連接器外殼

16 空腔

17 基準板

18 凹口

19 第一相機

20 相機定位系統(tǒng)

24 安裝臺

26 第二相機

28a、28b 夾持器

30 夾持器定位系統(tǒng)

32a、32b 接觸部件

34 電線

38 標記載體

40a、40b 標記裝置

42 凹口

50 標記點

52 工作區(qū)域

54 點陣列

61 保持器的坐標系

62 基準板的坐標系

63 相機定位系統(tǒng)的坐標系

64 第一相機的坐標系

65 第二相機的坐標系

66 夾持器定位系統(tǒng)的坐標系