自动化工件接合设备及自动化工件接合方法与流程

本发明涉及一种自动化设备及自动化方法，尤其涉及一种自动化工件接合设备及自动化工件接合方法。

背景技术：

随着科技的进步，积极发展自动化的设备，以求将常规的组装流程使用机械来取代，并且将节省出来的人力更有效地投入研发中。

举例而言，为了减少组装零件的使用以及电子装置的整体美观性，以减少工件上的破孔的数量，因此工件的组装可以选择用胶黏合在一起。

前述使用胶将两个工件接合在一起的接合步骤至少包括在工件的贴合面上点胶，以及使工件的贴合面相面对后使两个贴合面靠近以贴合。这两个步骤通常是利用人工方式进行。

利用人工进行接合的方式需要应聘大量的操作人员。此外，工件上涂胶的位置攸关操作人员的经验，因为涂胶位置将会影响工件接合后的美观性，以及会不会溢胶进而影响工件内的其他组件等顾虑。又，也有可能因为操作人员分心、疲累或是其他原因，也会造成工件接合的对位不准确，致使产品的良率降低。

技术实现要素：

本发明是针对一种可以节省人力的自动化工件接合设备及自动化工件接合方法。

本发明的一种自动化工件接合设备，包括摄像装置、点胶单元、第一机械手臂、第二机械手臂以及处理单元。摄像装置对待处理的工件进行图像获取；点胶单元邻近摄像装置设置；第一机械手臂以及第二机械手臂设置于摄像装置的周围，第一机械手臂适于拾取第一工件且第二机械手臂适于拾取第二工件；处理单元电性耦合于摄像装置、点胶单元、第一机械手臂以及第二机械手臂，其中处理单元控制第一机械手臂拾取第一工件且第二机械手臂拾取第二工件，藉以将第一工件以及第二工件移动至邻近摄像装置的识别位置以便摄像装置获取第一工件以及第二工件的姿态图像，处理单元根据姿态图像校正第一工件以及第二工件的姿态后，第一机械手臂将第一工件且第二机械手臂将第二工件移至点胶单元并涂胶于第一工件或所述第二工件，以将第一工件及第二工件贴合。

本发明的一种自动化工件接合方法，包括提供第一工件及第二工件；提供自动化工件接合设备，其中自动化工件接合设备的处理单元控制一对机械手臂分别拾取第一工件及第二工件；机械手臂将第一工件及第二工件移动以邻近自动化工件接合设备的摄像装置，以通过摄像装置获取第一工件的第一姿态图像以及第二工件的第二姿态图像并校正第一工件以及第二工件的姿态；处理单元根据第一姿态图像与第二姿态图像校正第一工件的姿态与第二工件的姿态；以及机械手臂将第一工件及第二工件移至自动化工件接合设备的点胶单元之下对第一工件及第二工件进行涂胶，以将第一工件及第二工件贴合。所述第一工件的姿态包括第一工件相对于机械手臂的位置、角度、待涂胶位置或其组合，而所述第二工件的姿态包括第二工件相对于机械手臂的位置、角度、待涂胶位置或其组合

基于上述，前述的自动化工件接合设备及自动化工件接合方法利用图像获取的方式提供了自动化识别两个工件的姿势并且能够自动化地将两个工件调整至正确的姿态以进行接合的设备及方法，因此在接合过程中可以减少组装人员人工操作的步骤，进而能够将人力做更有效的分配同时还能节省人力成本的功效。

附图说明

包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

图1为自动化工件接合设备的示意图。

图2为自动化工件接合方法的流程示意图。

图3为应用于高尔夫球杆头的自动化工件接合设备的示意图。

图4为第一工件置放于第一置料区的示意图。

图5为第二工件置放于第二置料区的示意图。

图6为第一机械手臂翻转第一工件使待涂胶面朝向上的示意图。

图7为第二机械手臂通过对吸嘴抽真空以吸取第二工件的示意图。

图8为第二机械手臂夹持贴合后的第一工件以及第二工件的示意图。

图9为设置在第三置料区的压合单元对贴合后的第一壳及第二工件施加压力的示意图。

附图标号说明

100：自动化工件接合设备

110、510：第一置料区

120、520：第二置料区

130、530：摄像装置

140、540：点胶单元

150、550：第一机械手臂

160、560：第二机械手臂

170：处理单元

180、580：第三置料区

190、590：压合单元

200：第一工件

300：第二工件

500：点胶机台

512a：斜面

512、514：定位块

522：定位块

524：定位杆

561：本体

562：吸嘴

563：高度调整件

564：夹持件

565：套管

600：高尔夫球杆头的本体

700：盖体

600a：平面

602：定位凹陷

604、702：待涂胶面

704：背面

s110～s170：步骤

n：法线方向

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同组件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。

图1为自动化工件接合设备的示意图。请参考图1，自动化工件接合设备100用于将两个以上的工件以机械方式自动地接合在一起，以减少制程中的人力需求，同时提升接合后的工件的良率。自动化工件接合设备100包括摄像装置130、一对点胶单元140、一对机械手臂以及处理单元170。

简单地说，摄像装置130、点胶单元140以及机械手臂皆与处理单元170电性耦合，其中处理单元170控制机械手臂拾取第一工件200及第二工件300后，将第一工件200及第二工件300移动至邻近摄像装置的一识别位置后，通过摄像装置130获取第一工件200及第二工件300的姿态(posture)图像。处理单元170接收摄像装置130的姿态图像并加以与数据库或处理单元170中预存的信息比对及识别，再依据识别结果以控制机械手臂对第一工件200及第二工件300的姿态进行校正，之后第一工件200及第二工件300被移动至点胶单元140并以正确的姿态被点胶单元140涂胶后进行接合。附带一提，处理单元170可控制点胶单元140每一次输出胶的剂量。

详细而言，机械手臂为多轴机械手臂，其中第一机械手臂150用来拾取第一工件200且第二机械手臂160用来拾取第二工件300。前述所指的姿态包含第一工件200相对于第一机械手臂150的位置、角度、待涂胶位置或上述的组合。当然，姿态也可以是第二工件300相对于第二机械手臂160的位置、角度、待涂胶位置或上述的组合。

在本实施例中，还可于自动化工件接合设备100设置备料使用的第一置料区110及第二置料区120，其中第一置料区110及第二置料区120分别用来放置第一工件200及第二工件300。于较佳实施例，包含但不限于，摄像装置130可设置在整个自动化工件接合设备100的中央部位，而第一置料区110以及第二置料区120设置在摄像装置130的前侧。点胶单元140可以只设置有一个，或是可设置为多个，依照需求而定。点胶单元140邻近摄像装置130设置，点胶单元140的位置只要方便对被机械手臂夹持的第一工件200及第二工件300进行点胶即可。在本实施例中，第一机械手臂150设置在摄像装置130与第一置料区110之间且第二机械手臂160设置在摄像装置130与第二置料区120之间。

此外，自动化工件接合设备100还具有用来放置接合后的第一工件200及第二工件300的第三置料区180，此第三置料区180设置在摄像装置130相对于第一置料区110、第二置料区120的后侧。另外，自动化工件接合设备100可还包括设置在第二机械手臂160的动作路径上一压合单元190，而接合后的第一工件200及第二工件300被第二机械手臂160移送至第三置料区180放置，然后经由压合单元190施加压力在接合后的第一工件200及第二工件300的上表面，以使第一工件200及第二工件300压合在一起。于本例中，压合单元190可为气压缸，并且设置为一对，以从接合后的第一工件200及第二工件300的相对的两侧对接合后的第一工件200及第二工件300的上表面施加压力以进行压合。压合组件190设置成一对且从接合后的第一工件200及第二工件300的相对的两侧对接合后的第一工件200及第二工件300的上表面施加压力，有助于让施加在接合后的第一工件200及第二工件300的上表面的压力均匀分布。

前述所举的摄像装置130、点胶单元140、第一机械手臂150、第二机械手臂、处理单元170、第一置料区110、第二置料区120以及第三置料区180的设置位置仅为说明之用，本领域人员在参考本实施例的说明之后，可以依照制程需求而改变前述各组件的设置位置。

以下将参酌前述自动化工件接合设备100说明自动化工件接合方法。

图2为自动化工件接合方法的流程示意图。请同时参考图1及图2，如步骤s110，提供第一工件200以及第二工件300，于本例中为将第一工件200及第二工件300分别放置于第一置料区110及第二置料区120，其中将第一工件200放置于第一置料区110以及将第二工件300放置于第二置料区120的方式可以是人工也可以使用机械，依照所欲接合的工件的性质而选择适合的方式。

如步骤s120，提供前述的自动化工件接合设备100，自动化工件接合设备100的处理单元170控制第一机械手臂150自第一置料区110拾取第一工件200，及控制第二机械手臂160自第二置料区120拾取第二工件300，其中此处的拾取包含夹持、吸附或其他可选用的方式，依照欲拾取的工件的种类以及机械手臂的选用而可变化。

如步骤s130，处理单元170控制第一机械手臂150以及第二机械手臂160将第一工件200及第二工件300移动至邻近于摄像装置130的一识别位置，以通过摄像装置130获取第一工件200的第一姿态图像以及第二工件300的第二姿态图像，其中此识别位置可以是摄像装置130的下方或是周围甚至于上方，依照实际需求而设定。

更进一步说明，摄像装置130在获取第一姿态图像以及第二姿态图像之后，将第一姿态图像以及第二姿态图像回传至处理单元170，处理单元170会针对获取到的第一姿态图像以及第二姿态图像进行识别，此处的识别包含通过姿态图像识别待涂胶面为平面或是曲面、个别的第一工件200以及个别的第二工件300的待涂胶面的可涂胶面积等之外，也可还包括将所获取到的姿态图像与存储于数据库或是处理单元170中的数据进行比对，以比对出第一工件200相对于第一机械手臂150及第二工件300相对于第二机械手臂160的夹取角度是否偏转、或第一工件200相对于第一机械手臂150及第二工件300相对于第二机械手臂160的位置是否偏移…等，并且将识别结果回传至处理单元170，处理单元170再依据识别结果传递信号给第一机械手臂150及第二机械手臂160进行校正，以针对每一个识别结果校正第一工件200以及第二工件300的姿态。简单地说，当所获取到的第一姿态图像例如是当第一机械手臂150拾取第一工件200后，与预存在处理单元170或数据库中的信息相比校，第一工件200的比较点相较于第一机械手臂150的基准点偏转了角度而并非完全吻合于预存的信息，处理单元170识别出此一状况后，计算出偏转的角度的值，例如第一工件200的比较点相较于第一机械手臂150的基准点偏转了3度，处理单元170便发出信号使第一机械手臂150反向偏转3度，以弥补第一工件200的偏转角度，使第一工件200处于待涂胶的最佳姿态。

又或者，在第二机械手臂160拾取第二工件300后，第二机械手臂160将第二工件300移送至邻近摄像装置130的识别位置以便摄像装置130获取第二姿态图像。将第二姿态图像与预存在处理单元170或数据库中的信息相比较，第二工件300的比较点相较于第二机械手臂160的基准点偏移了距离而并非完全吻合预存的信息，处理单元170经过比对识别出此一状况后，处理单元170计算出偏移的距离的值，例如第二工件300的比较点相较于第二机械手臂160的基准点偏移了0.3公分，处理单元170便发出信号使第二机械手臂160移动0.3公分，以弥补第二工件300的偏移距离，使第二工件300处于待涂胶的最佳姿态。第一工件200也以同样的方式进行姿态图像获取、识别及校正。

附带一提，此处的识别及校正除了以上述的预先在处理单元170或是数据库中建置的信息进行比对，以使得机械手臂可以自动化地学习并且进行校正的动作之外，也可能是经由人工教学，例如以人工来判别后输入校正方式及校正值。

如步骤s140，第一机械手臂150以及第二机械手臂160根据处理单元170所给出的校正信息后将第一工件200及第二工件300调整至正确且最佳的姿态，然后第一机械手臂150以及第二机械手臂160将第一工件200及第二工件300移至点胶单元140之下进行涂胶。

前述的校正信息除了工件相对于机械手臂的距离、角度等之外，可还包含第一机械手臂150以及第二机械手臂160移动第一工件200及第二工件300至点胶单元140的路径、第一工件200以及第二工件300的待涂胶面的面积、待涂胶位置、第一机械手臂150调整第一工件200相对于点胶单元140的角度或第二机械手臂160调整第二工件300相对于点胶单元140的角度…等，以使第一工件200以及第二工件300以优化的姿态被点胶单元140进行涂胶作业。

之后，移动第一机械手臂150以及第二机械手臂160，将第一工件200及第二工件300贴合。

可还包括步骤s150，将贴合后的第一工件200及第二工件300放置于第三置料区180，以静置的方式待第一工件200及第二工件300黏合。此外，可还包括步骤s160，利用压合单元190对放置于第三置料区180的贴合后的第一工件200及第二工件300的上表面施加压力，以增进第一工件200以及第二工件300的贴合效果。当然，依照胶的种类不同可以选用不同的后加工方式，例如当涂布在第一工件200及第二工件300上的胶的种类为紫外光固化胶的情况下，可更对贴合在一起的第一工件200及第二工件300照射紫外光。

前述的本发明的自动化接合工件设备及方法通过摄像装置的使用而可以对待贴合的工件进行实时的图像获取，然后通过处理单元进行识别及校正，使得机械手臂移动工件的路径以及工件相对于点胶单元的角度可以实时地获得调整，因此可以广泛地应用在各种种类的工件以及各种形式的待接合面。

以下，将更进一步将本发明的自动化工件接合设备及方法应用于高尔夫球杆头的组装进行说明。

图3为应用于高尔夫球杆头的自动化工件接合设备的示意图。如图3示，本实施例的自动化工件接合设备应用于点胶机台500，点胶机台500包括第一置料区510、第二置料区520、第一机械手臂550、第二机械手臂560、一对点胶单元540、摄像装置530、处理单元170(请参考图3)以及第三置料区580，其中摄像装置530设置在整个点胶机台500的中央区域，第一手臂550、第二手臂560以及点胶单元540环绕摄像装置530设置，而第一置料区510以及第二置料区520位在点胶机台500的前端，第三置料区580设置在点胶机台500的后端。

图4为第一工件置放于第一置料区的示意图，而图5为第二工件置放于第二置料区的示意图。请同时参考图3、图4及图5，当使用如图3的点胶机台500进行高尔夫球杆头的贴合步骤时，将高尔夫球杆头的本体600放置在第一置料区510，且将高尔夫球杆头的盖体700放置在第二置料区520。须说明的是，由于高尔夫球杆头的本体600以及盖体700的形状较为特殊因此难以使用简单的方式固定或拾取。因此在第一置料区510以及第二置料区520中设计对应高尔夫球杆头的本体600以及盖体700的形状的夹持结构。从图4可看出，第一置料区510中设置有两个定位块512、514，用来固定放置于第一置料区510中的高尔夫球杆头的本体600的位置，且其中一个定位块512具有斜面512a，斜面512a相对于第一置料区510的法线方向n倾斜，以使高尔夫球杆头的本体600放置在第一置料区510上时，可以使高尔夫球杆头的本体600的平面600a抵靠在此斜面512a上。同样的，另一个定位块514上也设计有对应高尔夫球杆头的本体600的形状的结构。高尔夫球杆头的本体600可以利用这两个定位块512、514而放置于第一置料区510中。

第二置料区520设置有多个定位块522以及定位杆524，且这些定位块522及定位杆524是按照高尔夫球的盖体700的形状而设置。

承上述，高尔夫球杆头的本体600具有定位凹陷602，而第一机械手臂550具有定位突出(未图示)，其中定位凹陷602以及定位突出(未图示)的形状互补。

当高尔夫球杆头的本体600放置在第一置料区510时，高尔夫球杆头的本体600的待涂胶面604(标示于图6)朝向第一置料区510的平台。而在第一机械手臂550拾取高尔夫球杆头的本体600时，定位突出对应伸入定位凹陷602内。

与第一机械手臂550不同的是，第二机械手臂560所要拾取的高尔夫球杆头的盖体700是呈圆弧形的片状工件，且高尔夫球杆头的盖体700的重量较高尔夫球杆头的本体600的重量为轻，因此第二机械手臂560可采用真空吸附的方式拾取高尔夫球杆头的盖体700。详细而言，第二机械手臂560包括本体561以及多个吸嘴562，其中吸嘴562穿过本体561，且高尔夫球杆头的盖体700的背面704朝向第二机械手臂560，因此在吸嘴562接触高尔夫球杆头的盖体700时，通过抽真空的方式使第二机械手臂560吸取高尔夫球杆头的盖体700，如图7示。此外，为了让第二机械手臂560能够有效地抓住高尔夫球杆头的盖体700，第二机械手臂560还包括多个突出于本体561的表面的高度调整件563，其中高度调整件563突出于本体561的高度可依据高尔夫球杆头的盖体700的背面704的形状而可调整。

此外，在高度调整件563的下方可更设置有套管565，此套管565是以较软的材质形成，以在第二机械手臂560利用吸力拾取盖体700时提供缓冲，防止盖体700受损。

在第一机械手臂550拾取高尔夫球杆头的本体600以及第二机械手臂560拾取高尔夫球杆头的盖体700之后，第一机械手臂550以及第二机械手臂560分别将高尔夫球杆头的本体600以及高尔夫球杆头的盖体700运送至识别位置以供摄像装置530获取高尔夫球杆头的本体600以及高尔夫球杆头的盖体700的图像以供进行比对及识别。在此之前，第一机械手臂550会翻转高尔夫球杆头的本体600使待涂胶面604朝向上(如图6示)，且第二机械手臂560会翻转高尔夫球杆头的盖体700使待涂胶面702朝向上，以方便摄像装置530进行图像获取。

附带一提，前述的第一机械手臂550拾取高尔夫球杆头的本体600以及第二机械手臂560拾取高尔夫球杆头的盖体700可以是同时动作，也可以是有顺序地一前一后地动作；且摄像装置530可有先后顺序地获取高尔夫球杆头的本体600以及高尔夫球杆头的盖体700的待涂胶面604、702的图像，也可能是同时设置有两个以上的摄像装置530以同时进行图像获取，依照需求而设计。

摄像装置530对高尔夫球杆头的本体600以及高尔夫球杆头的盖体700图像获取后，还包括依据数据库或是内存于处理单元170中的信息比对及识别每一个工件的姿态，而姿态的定义已于前述实施例详细说明，因此不再赘述。前述的每一个工件包含同一种工件但是因为制作时的公差而有些微差异性的单一个体。

接着，摄像装置530会将结果传至处理单元170(请参考图3)，而处理单元170(请参考图3)依据结果提供校正后的信息给第一机械手臂550以及第二机械手臂560，以使第一机械手臂550以及第二机械手臂560校正高尔夫球杆头的本体600以及高尔夫球杆头的盖体700的姿态，使高尔夫球杆头的本体600以及高尔夫球杆头的盖体700以最佳的姿态让点胶单元540进行点胶，即，使高尔夫球杆头的本体600以及高尔夫球杆头的盖体700的待涂胶面604、702以最佳的角度及位置面对点胶单元540。

同时，校正也包含第一机械手臂550以及第二机械手臂560的动作路径。如此一来，点胶单元540提供的胶涂布在高尔夫球杆头的本体600及高尔夫球杆头的盖体700的待涂胶面604、702的最佳位置。

接着，第一机械手臂550及第二机械手臂560相对靠近，使高尔夫球杆头的本体600以及高尔夫球杆头的盖体700涂布有胶的待涂胶面604、702彼此面对后贴合。

图8为第二机械手臂夹持贴合后的第一工件以及第二工件的示意图。请同时参考图3、图7及图8，第二机械手臂560还包括一夹持件564，在高尔夫球杆头的本体600与高尔夫球杆头的盖体700贴合之后，夹持件564自高尔夫球杆头的盖体700的下方夹持与高尔夫球杆头的盖体700接合的高尔夫球杆头的本体600。接着，将贴合后的高尔夫球杆头的本体600与高尔夫球杆头的盖体700放置于第三置料区580。

图9为设置在第三置料区的压合单元对贴合后的本体及盖体施加压力的示意图。请同时参考图3、图8及图9，第二机械手臂560将贴合后的高尔夫球杆头的本体600与高尔夫球杆头的盖体700放置于第三置料区580后，可还利用压合单元590对贴合后的高尔夫球杆头的本体600与高尔夫球杆头的盖体700施加压力，其中压合单元590可为气压缸，且气压缸例如是倾斜地设置，因此是斜向地对贴合后的高尔夫球杆头的本体600与高尔夫球杆头的盖体700的上表面(例如是盖体700的背面704)施加压力，以使高尔夫球杆头的本体600与高尔夫球杆头的盖体700紧密接合后形成高尔夫球杆头，之后，可通过人工方式或是其他的机械手臂将高尔夫球杆头取走，进行下一阶段的组装作业。

前述实施例虽然将第一工件以及第二工件以高尔夫球杆头的组件(本体600及盖体700)举例说明，但并不以此为限，其他电子装置或非电子装置的组件亦可作为本发明的自动化工件接合设备及方法中的工件。

综上所述，本发明的自动化工件接合设备及方法中，利用摄像装置实时地获取图像并且与数据库或处理单元中的信息比对及识别每一个单一的工件的3d表征，并且根据结果提供校正后的信息以驱动机械手臂以让工件用最佳的姿态受点胶单元点胶。因此，使用此自动化工件接合设备及方法可以让原本进行此些操作的组装人员去进行更需要人力的作业，进而达到人力优化使用，有效降低人力成本，提升人力资源的应用及管理。

此外，处理单元也可以控制点胶单元每次点胶的剂量。如此一来，工件的黏合不易有溢胶的状况，可以提升成品的良率

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。