用于将部件供给到装配线中的供给器以及方法与流程

本公开涉及部件装配线，并且更具体地涉及改善的向部件装配线中供给部件的操作。

背景技术：

将散装部件自动供给到装配机是高效制造工艺的标志。振动碗供给器、地毯供给器、步进供给器、离心供给器、以及使用多个致动器的系统已经被用于分离与定向散装供给的部件。

任何类型的振动供给器都需要根据部件的质量、表面光洁度以及几何形状仔细地调整并且往往是昂贵且吵闹的。振动还可能传输到自动化设备的其它部件并且造成问题，除非采取步骤来隔离那些振动。当供给器变脏时，或者如果对正供给的部件进行任何类型的改变，需要通过专家重新调整供给器。这些类型的供给器还依赖于队列中的多个部件的反压以向前推动最前端部件，这在供给器进行操作所需的部件数量上设定了下限，并且要求最前端部件被移除后另一个部件才能取代其位置。由于队列中的全部部件都必须被丢弃，因此这在批货转换过程中可能造成大量的部件损失。它还意味着单一堵塞就会造成装配过程停止。

具有多个致动器的供给器，比如步进供给器，由于增加的部件及其成功操作所需的控制系统而在本质上更复杂。步进供给器将部件从散装材料的料斗以小组方式提升到输送机上，在这里部件于是能够得到分类。尽管步进供给器不易堵塞并且与振动供给器相比需要较少的调整，但是步进供给器难以处理较小部件，因为小部件更难隔离以及在步进与输送带之间传送。存在于这些供给器上的小缝隙和角部以及接触部件的大量表面，使得清洗与净化这些供给器耗时，这增加了用于装配线的生产能力的成本。如果部件损坏或供给不良，它还使得更加难以识别问题。

此外，视觉引导的拾取与放置操作在现代装配线中变得越来越普遍，并且商业上可获得的供给方案并不一定被最佳配备为应付这些操作的不断变化的需求。现有的供给选项可能是昂贵的，需要精确的调整与调节，并且不容易适应部件的改变。

技术实现要素：

本公开通过提供简化、廉价且容易适应的将部件供给到装配线中的供给器以及方法而克服了现有技术的缺点。此外，本公开提供了只需有限调整并且容易清洗与操作的将部件供给到装配线中的供给器以及方法。

在一个实施方式中，本公开涉及用于提供部件的供给器。供给器包括用于保持部件的容器，所述容器具有倾斜内壁和通路。细长基座具有肋部，所述肋部限定出上表面以及多个通道。基座往复运动地安装为沿着纵向轴线移动通过通路。致动器使基座沿着轴线在低位与高位之间移动。当基座处于低位时，容器的内壁将部件引导到基座的上表面上。随着基座从低位向高位移动，多个多余部件通过所述通道分散。当基座位于高位时，多个选定部件与位于上表面上的部件隔离。“选定部件”是指在基座的上表面之上恰当地定向以便传送到比如装配线或焊接台等另一个位置的部件。

在至少一个实施方式中，通路可以在容器内居中。通道可以以至少20度的角度从中心横向轴线向基座的外部倾斜。在另一些实施方式中，通道以25度与30度之间的角度从中心轴线向基座的外部倾斜。内壁可以具有至少35度的斜坡。在另一些实施方式中，内壁具有至少50度的斜坡。

在至少一个实施方式中，基座肋部大致为1/8”宽，并且/或者通道大致为1/4”宽。基座的上表面可以具有用于保持部件的凹部。在一些实施方式中，上表面具有大致65mm的直径。

供给器可以包括沿着纵向轴线定位在供给器上方的光学装置。光学装置可以具有用于朝向基座的上表面引导有色光的光源。光学装置还可以具有光学接收器，以检测反射离开基座的上表面上的部件的有色光。

在至少一个实施方式中，本公开包括将选定部件提供到装配线的方法。在此方法的至少一个实施方式中，在部件容器中提供多个部件。在部件容器内在低位与高位之间重复地致动细长基座以隔离出选定部件。每个循环都测量选定部件的数量。基于每个循环的选定部件的测定数量来存储值。存储值可以是选定部件的数量的移动平均值。选定部件被传送到装配线。基于存储值中的一部分计算预定阈值。基于存储值中的一个是否小于预定阈值来确定是否再填充部件容器。

在一些实施方式中，使用具有限定出上表面和多个通道的肋部的基座来执行方法。附加地或替代地，所述方法可以包括将有色光反射离开选定部件并进入光学接收器中的步骤。可以基于进入光学接收器的有色光来测量选定部件的数量。

在至少一个实施方式中，本技术包括用于经过多个循环将隔离部件提供到装配线的系统。“隔离部件”是指在基座的上表面之上恰当地定向以便传送到比如装配线或焊接台等另一个位置的部件。此系统包括容器，此容器具有构造为朝向中心纵向轴线引导部件的通路。具有限定出上表面和多个通道的肋部的细长基座，往复运动地安装为沿着轴线移动通过此通路。基座在多个循环内被反复地致动，基座在每个循环中提供一定数量的隔离部件。一定数量的隔离部件中的一个或多个被接合并且提供到装配线。系统包括存储器，其存储与隔离部件的数量相关的指令组和数据。处理器运行指令组，处理器与存储器通信。处理器进行操作以测量并存储代表每个循环的隔离部件的数量的值。处理器还能够基于存储值中的一个或多个来计算预定阈值。此外，处理器还可以基于多个循环的隔离部件的数量的移动平均值来计算平均值。处理器可以基于平均值是否小于预定阈值来确定是否再填充容器。

附图说明

为使所公开的系统所属的领域中的普通技术人员更容易地理解如何制造与使用它，可能需要参照下面的附图。

图1是根据本公开用于将部件提供到装配线的工作台的立体图。

图2是根据本公开的部件供给器的立体图。

图3是被示为处于低位的图2的部件供给器的局部截面视图。

图4是被示为处于高位的图2的部件供给器的局部截面视图。

图5是示出根据本公开的用于将选定部件提供到装配线的方法的流程图。

图6是坐标图，绘出了代表容器内的部件的已知数量的数量在多个周期内相对于选择性地隔离出的部件的数量的关系。

图7是每个周期的选择性地隔离出的部件的100点移动平均值的平均值对容器内的部件的数量的坐标图。

图8是根据本公开的一些实施的具有嵌入式光学装置的基座的立体图。

图9是根据本公开的图8的实施方式的基座肋部的俯视图。

具体实施方式

本技术克服了与将部件供给到部件装配线中相关的多个现有技术问题。通过一些优选实施方式的下面的详细描述结合阐述本发明的代表性实施方式的附图，这里公开的系统与方法的优点与其它特征对于本领域中的普通技术人员来说将会变得更加容易地显而易见。

现在参照图1，总体上以100示出了根据本公开的用于部件装配线的工作台。工作台100用于使两个部件(未示出)聚到一起以便通过焊接装配。工作台100包括用于支撑第一部件供给器104的两部分式装配线平台102。第一部件供给器104包括第一部件的托盘106。第一机械臂108在托盘106与焊接台110之间传送第一部件。

根据本公开设计的第二供给器200将第二部件230、232提供到第二机械臂112。第二机械臂112将第二部件230、232传送到位于焊接台110处的第一部件上以便焊接在一起。通过不同的方式，供给器104、200运行以使选定部件230隔离使得选定部件230可以提供到焊接台110。在下面的描述中，第一部件是传感器基部并且第二部件230、232是焊接到传感器基部的半球。术语“选定部件”、“隔离部件”等表示这样的部件，其在供给器200的基座204的上表面212上恰当地取向，以便传送另一位置，比如装配线或焊接台110。例如，在半球部件的情形中，适当取向的部件定位为使得圆形表面抵靠基座204的上表面212，同时平坦表面面向上方。

再次参见图1，在示出的实施方式中，电机械臂112利用视觉引导拾取与放置技术传送选定部件230。电机械臂112可以通过使用者经由键盘、通过来自程序或算法模块的指令或者通过其一些组合来得到操作。在示出的实施方式中，光学装置114直接地定位在供给器200上方。光学装置114包括发射有色光(即红色)的光源和仅检测与发射的有色光(即，仅红光)具有相同颜色的光的光学接收器。通过此种方式，如这里更加充分说明的，光学装置114将有色光发射到被供给器200隔离的部件230上。离开隔离部件230的有色光的反射与检测允许机械臂112利用真空拾取所需部件230。通过使用有色光而不是标准光，光学装置114降低了来自外部光源的干扰。

电子机柜116保持用于促进工作台100的操作的多个物件。还提供了附加的处理方式和能力，例如，呈整体上以118示出的处理模块、计算机、服务器等的形式。通常地，如本领域中的普通技术人员将会理解的，支持电子设备是用于运行臂108、110、焊接台112、光学装置114、供给器104、200、用户界面(未示出)和其它部件的专用硬件。更具体地说，机柜116可以包括处理器，其通常是响应于指令并且处理指令的逻辑电路。处理器可以包括但不限于中央处理单元、算术逻辑单元、专用集成电路、任务引擎、和/或其任意组合、配置或复联。处理器与存储器通信。典型的存储器包括随机存取存储器(ram)、可重写快闪存储器、只读存储器(rom)、用于执行1/0操作的机构与结构和存储介质比如磁性硬盘驱动器。存储器可以是内部和外部存储器的组合。存储器包括如用于执行本技术的功能所需的软件和多个模块。

例如，软件可以包括用于在处理器上执行的操作系统。软件或代码通常是指计算机指令，其在一个或多个数字数据处理装置上被执行时，导致在存储器中的执行环境内与操作参数、序列数据/参数、数据库条目、网络连接参数/数据、变量、常量、软件库、和/或适当执行指令所需的任何其它元素。

模块是可以包括软件和/或硬件的功能体。通常来说，模块包括用于实现任务的必要部件。可以设想的是，相同的硬件(例如，存储器与处理器)能够实施如完成任务所需要的这种硬件的多个模块与部分。例如，数据库模块生成、存储和保持用于本技术的一些方面的适当操作所需的数据和多个数据库。程序模块存储指令组，以允许操作者安排装配线的操作。算法模块存储指令组，以允许处理器将一个或多个算法应用于装配线的操作，并且根据使用者输入改变实际算法。

输入与输出装置诸如键盘与触摸屏显示器等是工作台100的一部分，用于控制、操作、维护等。键盘可以具有如对于实现根据本技术的操作所需的任意数量的按键、转盘、选择开关等。类似地，显示器可以具有多个不同屏幕。每个屏幕都可以具有显示如对于实现根据本技术的操作所需的如图标、坐标图、数字、字母等的信息的区域。电源开关通常也是输入装置。装配线还包括如用于适当操作所需的多个其它电路(未清楚地绘出)。例如，电路可以包括集成a/d转换电路、集成显示器驱动器、外围电可擦除只读存储器(用于存储使用者设定等的非易失性可重写存储器)、或外部快闪存储器(用于现场软件更新)。尽管未示出，还可设想的是工作台100包括外壳，此外壳可以选择性地锁定，从而仅在适当时间允许部件232的手动再填充。

现在参照图2，示出了根据本技术的供给器200的立体图。在供给器200的操作中，使用者将多个部件232倒入容器202中。基座204往复运动地安装在容器202内，以便致动器206使基座204沿着中心纵向轴线“a”移动通过容器202中的通路208(图3)，相对于容器202在低位(图3)与高位(图4)之间移动。示出的致动器206是气动缸，但是本领域中的技术人员将会理解的是可以使用任意类型的线性致动器。

容器202包括倾斜的内壁210，使得当基座204位于低位时，容器202的内壁210将部件232引导到基座204的上表面212上。因此在低位中，在至少一些实施方式中，基座204的上表面基本上在容器202的边缘214下方。例如，在低位中，基座204的上表面可以沿着纵向轴线“a”位于容器202的底表面216下方的点处，与容器202的底表面216平齐(即参见图3)，或者位于容器边缘214与底表面之间的中途。

在此示例中，部件232是半球。尽管这些特定部件232被用于说明的目的，但是本领域中的技术人员应该理解的是，本发明可以用于多种制造部件。当基座处于低位时，至少35度的内壁210斜坡对于将一些部件引导到上表面212上是有效的。示例实施方式使用40度与50度之间的斜坡，当部件232是半球是这是有效的。

在另一个方面，在高位中，如图2和图4中所示，基座204的上表面212寻求隔离部件230，因此可以位于容器202内的部件232的高度上方的位置，诸如位于容器202的边缘214附近或上方。上表面212由多个平行的间隔肋开的220限定出。在肋部220之间形成一系列通道222。基座204的主体224具有相对的倾斜上表面226，使得通道222用作斜槽以允许半球232从其中滑过。

在操作中，容器202被部分地填充以半球232。当基座204从低位移动到高位时，半球232被隔离在上表面212上。上表面212是平坦的，使得一些半球232将是平坦侧向下，而其它半球232将是平坦侧向上。如下面更加详细描述的，半球232将不会成堆，因为通道222有效地允许半球232向回排放到容器202中。

基座204可以构造为与不同部件类型一起或者结合多种装配线装置有效地工作。在一个实施方式中，基座204的上表面212具有大约65mm的直径。在另一些实施方式中，上表面212具有至少50mm的直径。基座204还具有大致1/8英寸宽的肋部220与大致1/4英寸跨度的通道222。示例基座的全部尺寸对于隔离比如半球等多种部件都是有效的。在不偏离这里公开的方法与装置的情况下，对所示实施方式的略微改变允许基座被用于更多种类的制造部件。例如，在一些实施方式中，供给器可以构造为与作为扁平金属环的部件一起工作。

现在参照图3和图4，相应地示出了处于低位与高位的供给器200的截面视图。供给器200具有致动器206，此致动器使基座204沿着纵向轴线“a”在图3的低位与图4的高位之间移动。当基座204从低位向上移动到高位时，不能稳定地坐置在肋部220的上表面212上的部件232通过通道222分散。通道222通常从峰脊228向下倾斜。

根据部件232，通道222可以在至少20度的斜坡时是有效的。在示出的实施方式中，通道以25度与35度之间的角度倾斜。当基座204向上移动时，有效的通道斜坡允许多余部件232被引导离开基座上表面212并且回到容器202中。多余部件232例如可以包括堆叠在其它部件232之上的、成堆的部件232，或者当基座204升高时未被基座肋部220中的一个直接地支撑的部件232。因此，当基座204达到高位时，多个选定部件230与其它部件232隔离，并且保持在上表面212上。在另一个实施方式中，在肋部220的上表面212上形成凹部，以保持部件232并且有助于防止选定的隔离部件230滑动通过通道222。一旦隔离部件230在基座204处于高位的情况下位于上表面212上，则能够将隔离部件230供给到部件装配线中。

在将选定部件230从基座204移除以后，基座204可以返回到低位，并且重复致动基座204以及将部件230、232供给到装配线的过程。在重复多次以后，保留在容器202中的部件232的总数将开始变小。在某点以后，由于部件232的减少，将基座204从低位致动到高位的每个周期都将导致更少的隔离部件230。在此交界处，由于容器202内的部件232的总数接近零，供给器200变得不那么有效。因此，一旦部件232的总数下降到预定阈值以下，再填充容器202以将更多部件232添加到容器202可能是有利的。

现在参照图5，示出了用于将选定部件230提供到装配线的方法的流程图500，其至少部分地避免了容器202中的过少部件232的无效率。首先在步骤502处，在容器202中放置多个部件232。接着在步骤504处，基座504从低位到高位，以隔离选定部件230，用于提供到机械臂112。

在步骤506处，光学装置114使适当地取向的选定部件230成像。由于部件230、232是金属半球，所以部件230、232通常以平坦侧或圆形侧向上的状态坐置在上表面212上。在工作台100中，仅平坦侧向上取向的部件230被视为“选定部件”，因为它们适当地取向并且准备好通过电机械臂112传送到焊接台110。

由于适当地取向的部件或选定部件230具有垂直于来自光学装置114的红光取向的光亮平坦侧，所以选定部件230将容易检测到的圆盘反射到光学装置114。未适当地取向的部件232散射光，从而在光学装置114的处理软件中容易被忽视。光学装置114处理光学信息，并且将此信息转换为用于机械臂112的位置。

在步骤508处，机械臂112被引导为根据光学装置114所接收到的反射有色光的位置与强度而仅传送选定部件230。一旦选定部件230被传送到焊接台110处于准备就绪的传感器基部上，焊接台110就执行步骤510的焊接操作。然后，完成的部分通过其它臂108重新放置到托盘106中或者要不然沿着装配线传送。机械臂108在焊接台110准备另一个传感器基部。如果在上表面212上可获得，则机械臂112将另一个半球230传送到位于焊接台110的位置中，并且重复操作直到上表面212和/或托盘不再具有需要焊接的部件。

在步骤512处，如果更多传感器基部需要焊接，则基座204向下循环到低位，然后返回到高位，以提供更多的选定部件230。优选地，气缸206具有缓冲和平滑处理作用，使得在基座204的各周期中提供最大数量的选定部件230。基座204的循环重复直到不再需要选定部件230或者容器202的再填充是适当的。如果不需要附加的半球230、232，则流程图500前进至步骤516，在这里流程图500结束。如果需要附加的半球230、232，则流程图500前进至步骤514。

在步骤514处，流程图500确定容器202是否应该被再填充以半球232。如果半球232的供给充分从而提供充足的选定部件230以便有效操作，则流程图500前进至步骤512，以继续基座循环和提供选定部件230。如果过程可以从容器202中的附加半球得益的话，则流程图500前进至步骤518。在步骤518处，为了手动地加载容器202，基座204移动到低位，并将一袋预测定的半球倒入容器202中。

在流程图500的步骤514处，工作台100确定容器202中是否需要附加的半球232。当具有过少半球232时，将最小数量的选定部件230提供到机械臂112。在一种方式中，预定量的半球232，比如5000个，被加载到容器202中。由于可以跟踪已使用的半球232的数量，当达到下限阈值后，例如1500个剩余在容器202中时，操作者能够被提示重新进行填充并获准进入外壳。半球232的附加袋可以具有需要扫描的条形码，从而通知工作台100关于再填充的半球232的数量。

在另一个实施方式中，工作台100对于基座204的各个周期跟踪选定部件230的数量，以确定容器202是否需要再填充。等于多个周期的选定部件230的数量的移动平均值的值被存储。可以基于存储值的一部分来计算预定阈值。然后基于最新的存储值是否小于预定阈值来确定何时再填充部件容器202。

例如，现在参照图6和图7，示出了绘制出能够用于计算预定阈值的数据的坐标图600、700。尽管这些坐标图反应了与容器内的半球部件相关的数据，但是本领域的技术人员应该理解的是本技术可以应用于范围广泛的制造部件。

参照图6，在基座204的每个循环中，天花板安装的摄像头114可以用于统计适当取向的半球的或选定部件230的数量。图6的每个图线都反映了容器202内的半球232的已知数量。当基座204在低位与高位之间被致动时，选定部件230被隔离。代表容器202内的特定数量的部件232的图线绘制为显示选定部件230的数量在大约1,100个周期内的100点移动平均值。因此，图6的坐标图示出了选定部件230在多种已知的容器202填充水平时的预期数量。例如，选定部件230在2,000填充水平时的典型100点平均值为每个周期大约17个选定部件230。在750球的填充水平时，选定部件230的100点平均值是每个周期大约两个。

图7是坐标图700，其绘制图6的数据，以便确定以部件232再填充容器202的好时机。在较低的部件填充水平(即1,250个以下)时，基座204的循环在每个周期隔离出较少数量的选定部件230，从而变得低效。因此，绘制多种填充水平时每个周期的选定部件230的平均数能够帮助使用者根据最新循环中选定部件230的数量来确定是否需要再填充。这允许使用者避免在剩余少量部件232时循环基座204的低效行为。

仍参照图7，在纵轴上，坐标图700具有针对容器202内不同数量的部件232的100点移动平均值的平均值。在横轴上，示出了部件232在容器202中的填充水平或数量。通过实线702表示100点移动平均值的平均值，同时虚线704表示正负三个标准偏差。坐标图700显示当选定部件的数量的100点移动平均值的平均值低于一定水平比如7.5时，在每个循环中将隔离出越来越少的部件232。因此，预定阈值可以设定为7.5。如此，一旦选定部件230的100点移动平均值下降到7.5以下，操作者就可以确定或者被提示以部件232再填充容器202。

替代地，操作者可以决定或者控制系统可以设置为使得每个周期隔离4个或更多个选定部件230仍然是相当高效的，并且决定将预定阈值设定为4个选定部件230的移动平均值。在任何情形中，使用者都将理解的是，当选定部件230的数量为8个或更多个时，本方法必然还未达到每个循环将隔离出越来越少的部件232的点。例如，如果选定部件230的平均值是10，则容器202中可能剩有3,000个部件232，在此情形中，在多于1,500个的附加部件232被从容器202移除以前，效率不会显著地下降到当前水平以下。根据部件类型、100点移动平均值的形状以及每个周期选定部件230的期望数量，可以使用其它预定阈值。因此，工作台100非常有效地运行，且在循环上花费的时间减少。

现在参照图8，示出了根据本公开的一些实施方式的具有嵌入的光学装置814的基座804的立体图。除了这里讨论的区别以外，基座804与基座204在功能上类似，并且同样地被包括为供给器比如供给器200的一部分。与基座204类似，基座804包括肋部812，其限定平坦上表面812以及其间的通道822。这里以虚线示出了基座804的外表面848，使得能够看到嵌入的光学装置814。光学装置814相对于纵向轴线a定位在肋部822的平坦上表面812下方，并且包括将光源850固定在基座804内的较小内部安装基座852。注意，内部安装基座852仅仅是将光源850固定在基座804内的一种方式，可以在不同实施方式中使用其它安装结构，如本领域已知的。

基座804的内部，至少在光源850与肋部822的上表面812之间，是透明的。这允许光源850投射光穿过基座804并且射到上表面812外。投射的光可以是有色或无色光。第二光学装置(这里未示出)可以相对于纵向轴线“a”定位在上表面812上方，以接收位于以接收来自光源850的光。例如，用作接收器的光学装置可以是如图1中所示的光学装置114，并且可以类似地定位在供给器上方，基座804坐置于所述供给器内。

参见图9，示出了根据图8的实施方式的基座肋部812的俯视图。特别地，示出了在基座804被致动到高位以后处于高位的肋部812。多个部件830a-830e(总体称为830)保持在肋部820的上表面812上，而其它部件通过通道822向回散布到容器(未示出)中。如参照图8说明的，具有光源850的光学装置814定位在上表面812下方，同时具有光接收器的光学装置(例如光学装置114)定位在上表面812上方。在示出的示例中，光学接收器接收来自光源850的穿过透明基座804以后的光。在光源850与光学接收器之间存在部件830的地方，光被阻挡并且在光学接收器的视野中显现轮廓。根据轮廓，光学接收器于是可以识别在期望情形下理想的选定部件830。工作台100于是可以例如通过以机械臂108、110中的一个拾取它们而将选定部件830合并到装配线中。

仍参照图9，在不同情形中，参数可以设定为通知工作台100哪种类型和/或形状的轮廓将与期望并入装配线中的选定部件830相关。例如，在图9中，部件830b部分地坐置在部件830a的顶部上。在大部分情形中，此构造将使得机械臂108、110难以摘取单个部件，并且可能导致装配错误(例如当仅期望一个时，拾取两个部件)或低效率(例如，机械臂108、110费时地试图小心地仅拾取一个部件)。由此，在多数情形中，使用者可能期望系统完全地忽略堆叠的部件830a、830b。当依赖于反射光而不是轮廓时，光学接收器可能难以识别这种构造，因为部件830b可能仅引导一部分光偏离接收器，并且部件830a可能显示为是单个隔离部件。

同样地，依靠于轮廓是识别紧靠一起的部件比如部件830c、830d的有效方式。正如部件830a、830b，使用者可能期望避免拾取彼此靠近的部件830c、830d，以避免错误与低效。因此，通过使用位于上表面812下方的光源850以及位于上表面上方的光学接收器来识别部件830的轮廓，工作台仅需取回既不堆叠也不靠近其它部件的部件830，比如部件830e。

本领域中的技术人员应该理解的是，在相关技术中，几个元件的功能在替代实施方式中可以通过较少元件或单个元件执行。类似地，在一些实施方式中，任何功能元件都可以执行与参照所示实施方式描述的操作相比较少或不同的操作。此外，出于描述的目的，在特定实施中不同地示出的功能元件(例如，机械手、托盘、电子模块等)可以被包括在其它功能元件内。

尽管已经参照优选实施方式描述了本技术，本领域中的技术人员将会容易理解的是，可以在不偏离本技术的情况下，对本技术进行多种改变和/或修改。例如，即使原本没有要求，各权利要求都可以以多项从属方式从属于任一个或全部权利要求。