自动制造设备及其误差消除方法与可视化取料装置与流程

本发明是有关一种制造设备，且特别是有关于一种自动制造设备及其误差消除方法与可视化取料装置。

背景技术：

现有的自动制造设备的取料装置能通过机械手臂，以将料件安装在工件的预定位置上。为达到料件能够精准地安装在工件的预定位置的效果，现有的自动制造设备大都是在机械手臂运作之前，确认料件位置或是机械手臂的运行轨迹。

然而，现有自动制造设备的机械手臂在运作的过程中(如：撷取料件)也难免会产生微量的误差，此误差在以往还能归类在制造公差的范围之内，但对于精密度要求越来越高的制造业来说，上述误差已逐渐成为不可忽视的问题之一。

于是，本发明人有感上述缺陷可改善，乃特潜心研究并配合学理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本发明。

技术实现要素：

本发明实施例在于提供一种自动制造设备及其误差消除方法与可视化取料装置，其能有效地改善现有自动制造设备所可能产生的缺陷。

本发明实施例提供一种自动制造设备，包括：一承载座；一供料装置，安装于该承载座上，用以提供一待安装料件；一载盘装置，安装于该承载座上，用以供一工件设置于其上的一预定承载位置，该工件用以供该待安装料件设置于其上的一预定料件位置；以及一可视化取料装置，安装于该承载座上，并且该可视化取料装置包括：一静态摄像模块，具有一朝上的摄像方向；一机械手臂，具有一撷取器，并且该撷取器定义有一预定撷取位置，该机械手臂可移动地使其撷取器依序地于一第一位置、一第二位置、及一第三位置之间移动；其中，当该撷取器位于该第一位置时，能撷取该供料装置上的该 待安装料件，当该撷取器及位在其上的该待安装料件于该第二位置时，落在该静态摄像模块的该摄像方向，以供该静态摄像模块取得该待安装料件与一第一基准的一第一相对位置信息，当该撷取器及位在其上的该待安装料件于该第三位置时，落在该载盘装置所承载的工件上方；一动态摄像模块，固设于该机械手臂并具有一朝下的摄像方向，用以在该撷取器及位在其上的该待安装料件于该第三位置时，取得该工件与一第二基准的一第二相对位置信息；及一处理器模块，电性连接于该静态摄像模块、该机械手臂、及该动态摄像模块，该处理器模块用以接收该静态摄像模块所取得的该第一相对位置信息，以与该预定撷取位置比较而取得一第一误差，并且该处理器模块用以接收该动态摄像模块所取得的该第二相对位置信息，以与该预定承载位置比较而取得一第二误差；其中，该处理器模块能命令该机械手臂沿着消除该第一误差与该第二误差之后的一修正路径，将该撷取器上的该待安装料件设置于该工件上的该预定料件位置。

本发明实施例另提供一种自动制造设备的误差消除方法，其包括：提供如上所述的自动制造设备；该供料装置自其所装设的一料盘输出一待安装料件；该机械手臂移动至该待安装料件的上方，并以该撷取器吸取该待安装料件；该机械手臂移动该撷取器及其上的该待安装料件至该静态摄像模块的该摄像方向；该静态摄像模块取得该待安装料件的第一相对位置信息，并将该第一相对位置信息传送至该处理器模块，以使该处理器模块比较该第一相对位置信息与该预定撷取位置而取得该第一误差；该机械手臂移动该撷取器及其上的该待安装料件至该载盘装置所承载的工件上方，并使该工件位在该动态摄像模块的该摄像方向；该动态摄像模块取得该工件的第二相对位置信息，并将该第二相对位置信息传送至该处理器模块，以使该处理器模块比较该第二相对位置信息与该预定承载位置而取得该第二误差；以及该机械手臂沿着该处理器模块消除该第一误差与该第二误差之后所得出的一修正路径，将该撷取器上的该待安装料件设置于该工件上的该预定料件位置。

本发明实施例又提供一种自动制造设备的可视化取料装置，包括：一静态摄像模块，具有一朝上的摄像方向；一机械手臂，具有一撷取器，用以撷取一待安装料件，并且该撷取器定义有一预定撷取位置，该机械手臂可移动地使其撷取器落在该静态摄像模块的该摄像方向，以供该静态摄像模块取得 该撷取器与该待安装料件的一第一相对位置信息；一动态摄像模块，固设于该机械手臂并具有一朝下的摄像方向；以及一处理器模块，电性连接于该静态摄像模块、该机械手臂、及该动态摄像模块，该处理器模块用以接收该静态摄像模块所取得的该第一相对位置信息，以与该预定撷取位置比较而取得一第一误差，该处理器模块能命令该机械手臂沿着消除该第一误差之后的一修正路径，移动该撷取器上的该待安装料件。

综上所述，本发明实施例所提供的自动制造设备及其误差消除方法与可视化取料装置，其能通过静态摄像模块(与动态摄像模块)取得的相对位置信息，以经由上述相对位置信息与预定位置的比较来得到微量误差，进而通过处理器模块提供消除上述微量误差的修正路径，以使机械手臂能够将安装料件精准地设置在工件上的预定料件位置上。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附附图仅用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

图1为本发明自动制造设备的立体示意图。

图2为图1的上视图。

图3为图1的侧视图。

图4为图1的主视图。

图5为本发明自动制造设备的误差消除方法的步骤S110示意图。

图6为本发明自动制造设备的误差消除方法的步骤S120示意图。

图7为本发明自动制造设备的误差消除方法的步骤S130示意图。

图8为图7的局部示意图。

图9为本发明自动制造设备的误差消除方法的步骤S140示意图。

图10为本发明自动制造设备的误差消除方法的步骤S150示意图。

图11为本发明自动制造设备的误差消除方法的步骤S160示意图。

图12为本发明自动制造设备的误差消除方法的步骤S170示意图。

【符号说明】

100 自动制造设备

1 承载座

11 轨道

12 定位卡榫

2 供料装置

2’ 替补供料装置

3 载盘装置

31 轨道模块

311 C型线轨

3111 轨道槽

32 载台

33 输送带

4 可视化取料装置

41 静态摄像模块

411 支撑架

412 摄像机

413 环型光源

4131 开孔

42 机械手臂

421 基部

422 第一臂

423 第二臂

424 撷取器

43 动态摄像模块

44 处理器模块

D 料盘

M 待安装料件(如：标签)

W 工件(如：载板)

P0 预定料件位置

P1 预定撷取位置

P2 预定承载位置

R1 第一相对位置信息

R2 第二相对位置信息

具体实施方式

请参阅图1至图12，其为本发明的一实施例，需先说明的是，本实施例对应附图所提及的相关数量与外型，仅用以具体地说明本发明的实施方式，以便于了解其内容，而非用以局限本发明的权利范围。

请参阅图1至图4，本实施例为一种自动制造设备100及其误差消除方法，尤指应用在半导体等高精密度领域的自动制造设备100及其误差消除方法，但不以此为限。其中，本实施例所述的自动制造设备100是能够将其所可能产生的内部误差消除，以使一待安装料件M能够被精准地安装于一工件W上的一预定料件位置P0。为便于理解本实施例，以下将先说明自动制造设备100内的各个装置构造，而后再接着说明使用上述自动制造设备100的误差消除方法。

所述自动制造设备100包括有一承载座1及设置于上述承载座1上的一供料装置2、一替补供料装置2’、一载盘装置3、及一可视化取料装置4。其中，所述承载座1的相反两侧部位(如图2中的承载座1的左下侧部位与左上侧部位)分别设有两轨道11，并且承载座1对应于每个轨道11的位置设有一可伸缩的定位卡榫12，由此使所述供料装置2及替补供料装置2’能够分别可分离地滑设于承载座1的两轨道11，用以当所述供料装置2或替补供料装置2’无法正常运作时，供料装置2或替补供料装置2’能沿相对应的轨道11抽离承载座1。并且对应每个轨道11所设的定位卡榫12能够选择性地嵌设于其所对应的供料装置2或替补供料装置2’。

再者，所述载盘装置3设置于承载座1的一个半区块(如图2中的承载座1右侧区块)上，而上述供料装置2、替补供料装置2’、及可视化取料装置4则设置于承载座1的另一个半区块(如图2中的承载座1左侧区块)上。进一步地说，所述可视化取料装置4固定于承载座1的位置大致坐落在供料装置2以及替补供料装置2’之间。

所述供料装置2装设有一料盘D，并且供料装置2能经由处理上述料盘D而提供一待安装料件M(如图5所示的标签M，但不受限于此)。于本实施例 中，所述料盘D是由设有多个待安装料件M的一长条构造卷绕成圆盘状，并且长条状构造逐渐输入至供料装置2，以通过供料装置2取出设于上述长条状构造的待安装料件M。再者，所述供料装置2设有一定位孔(图未示)，所述承载座1的定位卡榫12能选择性地穿设于供料装置2的定位孔内。当上述定位卡榫12穿设于定位孔时，供料装置2经由定位卡榫12与定位孔的配合而定位且电性连接于承载座1。当定位卡榫12分离于定位孔时，供料装置2能沿着承载座1的轨道11移动而与承载座1相互分离。

进一步地说，上述定位卡榫12与定位孔的配合机制可以通过机械式操控或是电子式操控，在此不加以限制。举例来说，所述供料装置2或承载座1上可进一步设有电源键(图略)、运转键(图略)、及释出键(图略)，当供料装置2沿承载座1轨道11推抵至底端时，通过触发电源键，以使定位卡榫12伸出而卡合于供料装置2的定位孔，进而能通过触发运转键，以使供料装置2开始运作提供上述待安装料件M；当供料装置2欲自承载座1分离时，通过触发释出键，以使定位卡榫12缩入以分离于定位孔，令供料装置2能沿轨道11移动而与承载座1分离。

所述替补供料装置2’的构造与运作方式大致等同于上述供料装置2，因而在此不再复述。但须强调的是，所述供料装置2与替补供料装置2’仅有其中之一会参与自动制造设备100的作业流程，也就是说，只有在供料装置2无法正常运作时，替补供料装置2’才会参与自动制造设备100的作业流程(即提供与上述待安装料件M相同作用的另一个待安装料件)。由此，自动制造设备100通过设有替补供料装置2’，使得供料装置2产生损坏而需要维修时，能够以替补供料装置2’取待供料装置2，以维持自动制造设备100的作业流程，避免所述自动制造设备100产生停止运作的事情。

所述载盘装置3是用以供一工件W(如图5所示的载板W，但不受限于此)设置于其上的一预定承载位置P2(如图11)，并且上述工件W用以供待安装料件M设置于其上的一预定料件位置P0(如图11)。其中，所述载盘装置3于本实施例中包括有两轨道模块31、分别安装于上述两轨道模块31的两载台32、及分别位于上述两轨道模块31的两输送带33，但不以此为限。再者，由于上述两轨道模块31、两载台32、及两输送带33分别为相同的构造，所以下述仅就单个轨道模块31及其所对应的载台32以及输送带33进行说明。

所述轨道模块31包含有两C型线轨311，并且上述两C型线轨311各凹设形成有一轨道槽3111(如图3)，而两C型线轨311的轨道槽3111彼此相向。所述载台32定义有上述预定承载位置P2，并且工件W理想状况下是置放于该预定承载位置P2(但实际上可能会有些许偏差，此于后述进行说明)。进一步地说，所述载台32的相反两侧缘(如图3中的载台32左侧缘与右侧缘)分别可滑动地设于上述两C型线轨311的轨道槽3111，由此通过该两C型线轨311对载台32进行限位，进而使载台32能够平稳地进行滑动。

再者，所述输送带33大致位于该两C型线轨311之间，并且输送带33抵接于载台32底缘，由此带动载台32沿着轨道模块31滑动，上述载台32的滑动方向(即相当于轨道模块31的长轴方向)大致平行于所述供料装置2以及替补供料装置2’之间的距离方向，并且轨道模块31的长度大致对应于供料装置2以及替补供料装置2’之间的距离，但不受限于此。

所述可视化取料装置4包括一静态摄像模块41、一机械手臂42、一动态摄像模块43、及一处理器模块44。其中，上述处理器模块44电性连接于静态摄像模块41、机械手臂42、及动态摄像模块43，由此使处理器模块44能够与静态摄像模块41、机械手臂42、及动态摄像模块43之间达成信号收发的效果。

再者，本实施例的可视化取料装置4是以同时具备有静态摄像模块41及动态摄像模块43为例，但于实际应用时，不排除仅使用静态摄像模块41及动态摄像模块43的其中之一。以下将分别就可视化取料装置4的各个构件作一说明，而后再适时介绍彼此间的连接关系。

所述静态摄像模块41大致位于供料装置2以及替补供料装置2’两者提供上述待安装料件M的位置之间，并且静态摄像模块41的高度较佳为不高于供料装置2(或是替补供料装置2’)提供上述待安装料件M的位置高度，但不受限于此。再者，所述静态摄像模块41于本实施例中需具备有一朝上的摄像方向。

进一步地说，如图8所示，所述静态摄像模块41包括有固定于承载座1的一支撑架411、安装于支撑架411底端的一摄像机412、及安装于支撑架411顶端且位于摄像机412上方的一环型光源413。上述摄像机412的摄像方向朝上，环型光源413则是用以朝远离摄像机412的方向发出光线，以提 供摄像机412进行摄像时所需的光源。并且环型光源413包围有一开孔4131，而摄像机412的摄像方向对应于环型光源413的开孔4131。也就是说，所述摄像机412能经过开孔4131而取得相对应的影像信息。

如图3所示，所述机械手臂42于本实施例中包括有一基部421、一第一臂422、一第二臂423、及一撷取器424，上述基部421固定于承载座1且位在静态摄像模块41远离轨道模块31的一侧(如：图2中的静态摄像模块41左侧)，第一臂422的两端分别枢接于基部421及第二臂423的一端，撷取器424安装于第二臂423的另一端。由此，机械手臂42能通过上述第一臂422与第二臂423的枢转，而使其撷取器424依序地于一第一位置(如图6)、一第二位置(如图7)、及一第三位置(如图10)之间移动，但机械手臂42的具体构造及可动作路径也可依设计者的需求而加以调整，并不局限于此。

其中，所述撷取器424具有用以吸取该待安装料件M的一吸嘴(未标示)，并且撷取器424对于吸嘴吸取上述待安装料件M的位置定义有一预定撷取位置P1(如图9)。进一步地说，当所述撷取器424位于第一位置时，能撷取供料装置2上的待安装料件M；当撷取器424及位在其上的待安装料件M于第二位置时，落在静态摄像模块41的摄像方向，以供静态摄像模块41的摄像机412取得待安装料件M与一第一基准的一第一相对位置信息(如图9)；当撷取器424及位在其上的待安装料件M于第三位置时，落在载盘装置3的载台32所承载的工件W上方。

须说明的是，上述第一基准于本实施例中为撷取器424，也就是说，所述静态摄像模块41所能取得的第一相对位置信息R1，定义为静态摄像模块41所能取得的一图片文件(如图9)，其显示出撷取器424及其上的待安装料件M的两者相对位置。进一步地说，于本实施例中，所述处理器模块44能接收静态摄像模块41所取得的第一相对位置信息R1(如图9所示)，并且处理器模块44通过边缘检测技术处理上述图片文件而得知所述撷取器424轮廓、待安装料件M轮廓、及上述两者轮廓的相对位置。其中，上述边缘检测技术于本实施例是基于边缘容易发生在两相邻像素点色彩或灰阶值剧烈变化位置，因而在图片文件中找寻灰阶值或一阶导数具明显变化的像素点。然而，本发明的相对位置实际判断方式不受限于此，例如：第一基准于本实施例中虽是以撷取器424为例，但第一基准亦可依设计者需求而加以调整。

再者，所述处理器模块44将上述第一相对位置信息R1与预定撷取位置P1比较而能取得一第一误差。举例来说，迭合第一相对位置信息R1与预定撷取位置P1所对应的撷取器424轮廓，进而比对第一相对位置信息R1与预定撷取位置P1的轮廓，以取得第一相对位置信息R1与预定撷取位置P1的中心点偏移量以及角度偏移量，而上述中心点偏移量以及角度偏移量即相当于所述第一误差。

所述动态摄像模块43(即摄像机)固设于机械手臂42的撷取器424并具有一朝下的摄像方向，也就是说，动态摄像模块43会随着机械手臂42而移动。其中，动态摄像模块43的底缘较佳为不低于机械手臂42的撷取器424底缘、或是大致齐平于机械手臂42的撷取器424底缘。由此，所述动态摄像模块43能用以在撷取器424及位在其上的待安装料件M于第三位置时，取得工件W与一第二基准的一第二相对位置信息R2(如图11)。

须说明的是，上述第二基准于本实施例中为承载上述工件W的载盘装置3的载台32，也就是说，所述动态摄像模块43所能取得的第二相对位置信息R2，定义为动态摄像模块43所能取得的一图片文件(如图11)，其显示出载盘装置3的载台32及其上的工件W的两者相对位置。进一步地说，于本实施例中，所述处理器模块44能接收动态摄像模块43所取得的第二相对位置信息R2(如图11所示)，并且处理器模块44通过所述边缘检测技术处理上述图片文件而得知所述载盘装置3的载台32轮廓、工件W轮廓、及上述两者轮廓的相对位置。然而，本发明的相对位置实际判断方式不受限于此，例如：第二基准于本实施例中虽是以载盘装置3的载台32为例，但第二基准亦可依设计者需求而加以变化。

再者，所述处理器模块44将上述第二相对位置信息R2与预定承载位置P2比较而能取得一第二误差。举例来说，迭合第二相对位置信息R2与预定承载位置P2所对应的载盘装置3的载台32轮廓，进而比对第二相对位置信息R2与预定承载位置P2的轮廓，以取得第二相对位置信息R2与预定承载位置P2的中心点偏移量及角度偏移量，而上述中心点偏移量及角度偏移量即相当于上述第二误差。

所述处理器模块44依据计算出的第一误差与第二误差，调整机械手臂42的预定动作路径，以规划出消除第一误差与第二误差之后的一修正路径； 并且处理器模块44能命令机械手臂42沿着上述消除第一误差与第二误差之后的修正路径，将撷取器424上的待安装料件M精准地设置于工件W上的预定料件位置P0(如图12)。

以上即为本实施例自动制造设备100内的各个装置构造说明，下述接着说明介绍该自动制造设备100的误差消除方法，而在下述说明中，部分已介绍过的自动制造设备100的构造说明则不再加以赘述。所述自动制造设备100的误差消除方法包括步骤S110至步骤S170(如图5至图12所示，并请适时地参酌图1至图4)，具体说明如下：

步骤S110：如图5，所述供料装置2自其所装设的一料盘D输出一待安装料件M。其中，当供料装置2损毁而需要检修时，改以替补供料装置2’取代供料装置2，但供料装置2与补供料装置2两者不同时参与本实施例所述的误差消除方法，在此合先叙明。

步骤S120：如图6，所述机械手臂42移动至待安装料件M的上方(即相当于将撷取器424移动至第一位置)，并以撷取器424吸取待安装料件M。

步骤S130：如图7和图8，所述机械手臂42移动撷取器424及其上的待安装料件M至静态摄像模块41的摄像机412的摄像方向(即相当于将撷取器424移动至第二位置)。进一步地说，所述撷取器424及其上的待安装料件M位于环型光源413的照射范围之内，并且通过环型光源413的开孔4131而与摄像机412彼此相向。

步骤S140：如图9，所述静态摄像模块41取得待安装料件M的第一相对位置信息R1，并将第一相对位置信息R1传送至处理器模块44，以使处理器模块44比较第一相对位置信息R1与预定撷取位置P1而取得第一误差。

步骤S150：如图10，所述机械手臂42移动撷取器424及其上的待安装料件M至载盘装置3所承载的工件W上方，并使工件W位在动态摄像模块43的摄像方向。进一步地说，此时撷取器424的位置是欲使待安装料件M设置在工件W的预定料件位置P0上，但由于尚未消除自动制造设备100的内部误差(即第一误差与第二误差)，所以待安装料件M并非位在工件W的预定料件位置P0的正上方。

步骤S160：如图11，所述动态摄像模块43取得工件W的第二相对位置信息R2，并将第二相对位置信息R2传送至处理器模块44，以使处理器模块 44比较第二相对位置信息R2与预定承载位置P2而取得第二误差。

步骤S170：如图12，所述机械手臂42沿着处理器模块44消除第一误差与第二误差之后所得出的修正路径，将撷取器424上的待安装料件M精准地设置于工件W上的预定料件位置P0。

需补充说明的是，以上各步骤顺序在不影响自动制造设备100运作的前提下，是能够合理地进行顺序调整，在此不加以限制。举例来说，步骤S140中的第一误差的取得及步骤S160中的第二误差的取得，亦可于步骤S170中实施。

[本发明实施例的可能效果]

综上所述，本发明实施例所提供的自动制造设备及其误差消除方法与可视化取料装置，其能通过静态摄像模块(与动态摄像模块)取得的相对位置信息，以经由上述相对位置信息与预定位置的比较来得到微量误差，进而通过处理器模块提供消除上述微量误差的修正路径，以使机械手臂能够将安装料件精准地设置在工件上的预定料件位置上。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，其并非用以局限本发明的专利范围，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。