一种光学滤光片的抓取装置、抓取方法及定位工装与流程

本发明属于与气动结合的捡取或放下物件或物料的装置的技术领域，具体涉及一种光学滤光片的抓取装置、抓取方法及定位工装，用于在滤光片生产、检测过程中的特定环节将滤光片从一种专用的自吸附胶盒中抓取出来，该种装置取片效率高，稳定性好，且不会损伤滤光片。

背景技术：

在光通信行业，光学滤光片的批量生产制造领域，滤光片生产完成后是被整齐地摆放在一种专用的自吸附性胶盒内存放，该种自吸附胶盒的盒底铺设一层采用特殊高分子材料的胶层以保证优异的吸附性，当滤光片被放入胶盒内，一经接触胶层就自动吸附在胶层表面上，即使整个盒体发生倾斜或震动，滤光片也不会脱落。

滤光片的整套生产工艺流程后续有多道检验检测工序，检测工序进行过程中需要把尺寸较小的滤光片样品从该种自吸附性胶盒内提取出来，放到专门的检测平台上进行检验，目前大多数生产厂商所采用的取片方式仍为人工使用镊子等工具来抓取，抓取的过程中要求不得对滤光片产生额外的损伤，故对操作员的要求较高，且效率十分低下。

在光通信行业内，有不少设备商尝试采用自动化的提取方式来完成将滤光片从自吸附胶盒内的提取，以解决人工操作所面临的上述问题。针对光学滤光片这种尺寸较小，重量较轻的元件，其较常采用的一种提取方法是使用一些特制的真空吸嘴，通过真空吸附的方式将滤光片提取起来，但由于自吸附性胶盒对滤光片具有优异的吸附性，如中国实用新型专利CN204173577U记载，实际上吸嘴产生的真空吸附力难以克服自吸附胶盒对晶片的吸附力，故此种提片方法难以获得较为成功的应用，无法满足滤光片检验检测工序环节的自动化需求，只能继续采用人工提片的方式。

技术实现要素：

本发明主要针对上述人工取片模式对操作员要求高，且效率低下的主要缺点，专门设计了一种用于滤光片抓取的装置及相应的抓取方法，该装置采用机械抓取的方式，可用于多种尺寸规格滤光片的取放操作，已经成功地应用在一套针对滤光片外观视觉检测工序的自动化设备中，提片可靠性高，极大的提高了检测效率，且不会对滤光片产生额外损伤，实际效果很好。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:

一种光学滤光片的抓取装置，所述抓取装置包括气缸固定座和夹爪固定座，所述气缸固定座上部通过锁紧螺母固定连接有针型气缸，所述夹爪固定座位于气缸固定座的下方，所述针型气缸与夹爪固定座上部内螺纹连接，所述夹爪固定座的下部内螺纹连接有夹紧收缩部件，所述针型气缸的活塞杆端部固定连接有挤压部件，所述活塞杆带动挤压部件来控制夹紧收缩部件的运动。

进一步地，所述夹紧收缩部件为夹爪，所述夹爪的活动端设有构成夹爪两个爪的开口槽，两个爪上均开设有开口，开口的下底面为斜楔面。

进一步地，所述挤压部件为夹爪顶块，所述夹爪顶块的前端设有V型槽。

进一步地，所述开口槽的底部设置有弧形缺口。

进一步地，所述夹爪为塑料材质。

进一步地，所述针型气缸的活塞杆端部通过紧定螺钉与夹爪顶块固定连接。

进一步地，所述针型气缸的顶部设置有用于安装气管接头的安装孔。

一种光学滤光片的抓取方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将光学滤光片置于夹紧收缩部件活动端的开口槽内；

（2）对光学滤光片进行抓取时，针型气缸的活塞杆伸出，带动挤压部件向夹紧收缩部件的活动端顶出， V型槽与两个爪上的斜楔面接触，使得夹紧收缩部件的两个爪向中心收紧，开口槽的端部间隙迅速变小，从而将其中的光学滤光片夹紧；

（3）放开光学滤光片时，针型气缸的活塞杆缩回，带动挤压部件退回，V型槽与夹紧收缩部件上的斜楔面分离，夹紧收缩部件的两个爪分开至初始状态，光学滤光片被松开。

一种光学滤光片抓取装置的标定工装，包括与抓取装置配合标定的标定工装本体，其特征在于，所述工装本体上设置有左右两个定标孔，两个定标孔之间设有圆形凸台，所述圆形凸台左右两侧分别设有矩形槽，所述圆形凸台的中心位于左右两个定标孔中心构成的直线上，且位于两个定标孔中心的中点处，矩形槽容纳夹紧收缩部件的两个爪。

进一步地，所述标定孔为矩形或圆形。

本发明配备有视觉图像定位以及视觉图像检测系统，所述滤光片抓取装置安装在相应的动作执行机构末端，进行抓取前先通过视觉图像定位系统获取摆放在自吸附胶盒内的光学滤光片的位置坐标，保证抓取定位的准确性，然后由动作执行机构带动该抓取装置使其移动至滤光片上方的位置，继续下行至一定高度后，由抓取装置完成滤光片的抓取，此后执行机构带动抓取装置抬升归位，将抓取的滤光片移动至指定的位置后放下，继而对滤光片执行后续的传送、检测等操作。

本抓取装置还配套有相应的标定工装，用于借助配备的视觉图像系统获取抓取装置中心的位置坐标，通过视觉图像定期对抓取装置进行标定，可以修正长期运行过程中产生的机械位置漂移，从而保证设备长期运行过程中抓取定位的准确性。使用该标定工装对抓取装置中心位置进行标定的方法原理简单，操作过程便捷，且易于从软件层面实现。

本套自动化外观检测系统能够自动完成多个整盒滤光片的自动上料，单片滤光片的抓取、传送及检测，并根据检测的结果将分类后的滤光片分别摆放在不同的料盒内，抓片定位精准度高，放片摆放整齐，特别适用于大批量、自动化的要求。该系统的检测工艺能够针对滤光片的上下两个镀膜表面分别进行缺陷检测，检测结果的重复性、稳定性、效率高。

附图说明

图1是本发明所述的光学滤光片抓取装置的结构示意图。

图2是本发明所述的光学滤光片抓取装置的截面图。

图3是本发明所述的光学滤光片抓取装置的夹爪结构示意图。

图4是本发明所述的光学滤光片抓取装置安装在相应执行机构的结构示意图。

图5是本发明所述的光学滤光片抓取装置标定工装的结构示意图。

图6是本发明所述的光学滤光片抓取装置使用标定工装进行标定的结构示意图。

1为针型气缸，2为锁紧螺母，3为气缸固定座，4为夹爪固定座，5为紧定螺钉，6为夹爪顶块，7为夹爪，8为相机，9为光源，10为滤光片抓取装置，11为执行机构，12为气管接头，13为滤光片。

具体实施方式

下述实施例是对于本发明内容的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释，但本发明的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的普通技术人员可以且应当知晓任何基于本发明实质精神的简单变化或替换均应属于本发明所要求的保护范围。

本发明所述的滤光片抓取装置如图1所示。主要构成包括针型气缸1、气缸固定座3、锁紧螺母2，夹爪7、夹爪固定座4以及夹爪顶块6、紧定螺钉5。

更具体的结构构成如图2所示，该图为整个抓取装置的截面图。针型气缸1为本抓取装置的动力源，其上部设置有安装孔，用于安装气管接头12，接通气源。针型气缸1上有外螺纹，通过锁紧螺母2安装在气缸固定座3的内螺纹孔上，针型气缸1的安装高度可以调节。气缸固定座3可以安装在其他的动作执行机构上，比如机械臂等结构。夹爪固定座4两头都有内螺纹，上部安装在针型气缸1上，下部的内螺纹用于安装夹爪7，夹爪7为塑料材质，具有弹性。通过安装在夹爪顶块6通过两侧的紧定螺钉5固定在针型气缸1的活塞杆上，夹爪顶块6前端有V型槽61，V型槽61在夹爪顶块6内侧。夹爪7的活动端设置有开口槽71，构成夹爪的两个爪，执行抓取动作之前物料则被置于夹爪活动端的槽内。

光学滤光片的抓取方法如下：对物料进行抓取时，针型气缸1的活塞杆伸出，带动夹爪顶块6向夹爪7的自由端顶出，夹爪顶块其前端的V型槽与两个爪上的斜楔面72接触，使夹爪7的两个爪向中心收紧，开口槽端部的间隙迅速变小，从而将其中的物料夹紧。当需要放开物料时，针型气缸1的活塞杆缩回，带动夹爪顶块6退回，其上的V型槽与夹爪7上的斜楔面72分离，塑料夹爪7的两个爪分开至初始状态，物料被松开。

塑料夹爪的结构如图3所示，上部有安装用的外螺纹，下部加工有开口槽71，形成夹爪7的两个爪，两个爪的中间有一定的间隙，物料在被抓取前处于该间隙内，当间隙缩小时，即为抓取物料时的状态。该间隙内可放置多种尺寸规格的滤光片，从而实现对不同规格尺寸滤光片的抓取功能。夹爪7的两个爪具有一定的挠性，闭合后可恢复至初始状态。夹爪的两个爪上设置有斜楔面72，用于与夹爪顶块6上的V型槽接触时，将夹爪顶块向前推的力通过夹爪的变形转化为将夹爪的两个爪向中心收紧的力，夹爪夹紧时，只要夹爪顶块6不退回，夹爪7对物料的夹紧力将一直保持，直至夹爪顶块退回后将夹紧力退去。夹爪底部夹持端的结构如图3右边所示，开口槽底部设置有弧形缺口，用以适应多种形状零件的夹持，夹爪将圆形零件夹紧时，该弧形缺口对圆形零件有自定心作用。

本发明所述滤光片抓取装置安装在系统内部的结构示意图如图4所示，抓取装置安装在执行机构末端，抓取前通过顶部的相机获取摆放在自吸附胶盒内的光学滤光片的位置坐标，然后由动作执行机构带动该抓取装置使其移动至滤光片上方的位置，继续下行至一定高度后，抓取装置完成滤光片的抓取。

本发明所述滤光片抓取装置标定工装的结构示意图如图5所示，标定工装包括标定工装本体100，标定工装本体100上设置有左右两个定标孔110和中部的圆形凸台120，并在靠近圆形凸台120的左右两侧设置有矩形槽130。制作标定工装时，通过机械加工来保证圆形凸台120的中心位于左右两个定标孔110中心构成的直线上，且位于两个孔中心的中点处。利用视觉相机对滤光片抓取装置的中心进行标定时，手持该标定工装使其上的圆形凸台120置于抓取装置的夹爪7中，并保证夹爪7的两个爪伸进标定工装上的矩形槽130内，手动操作抓取装置上的气缸使夹爪夹紧标定工装上的圆形凸台，如图6所示。此时由于夹爪夹持端处开设的弧形外缘使得夹爪通过标定工装上的圆形凸台120将标定工装夹紧时，由于圆弧的自定心作用，使得夹爪7的中心与标定工装上圆形凸台120的中心重合，保证了此时抓取装置上夹爪7的中心位于标定工装上定标孔110的中点。此时通过相机获取标定工装上两个定标孔110中心的位置坐标，即可得到抓取装置中心的位置坐标，从而能够保证系统获得抓取装置在该抓取位置时其中心的位置坐标。上述定标孔可以为矩形，也可以为圆形等可通过相机获取中心的形状。

实际系统工作时，在对自吸附性胶盒内的滤光片进行连续抓取时，系统会通过位于自吸附性胶盒上方的相机获取盒内滤光片的位置坐标，通过与之前标定过的抓取装置中心的坐标进行对比，获取相应的距离，系统即可驱动相应的机构使待抓取的滤光片移动到抓取装置的下方，从而由执行机构带动抓取装置完成滤光片的抓取。