[发明专利]基于视觉引导的太阳花模组装配系统有效
申请号: | 201910698752.2 | 申请日: | 2019-07-31 |
公开(公告)号: | CN110497187B | 公开(公告)日: | 2021-08-06 |
发明(设计)人: | 曹衍龙;陈洪凯;张琪琦;孙沛泽 | 申请(专利权)人: | 浙江大学山东工业技术研究院;山东创致智能科技有限公司 |
主分类号: | B23P19/06 | 分类号: | B23P19/06;B23P19/10;G06T7/11;G06T7/187;G06T7/66;G06T7/73;G06T7/80 |
代理公司: | 杭州橙知果专利代理事务所(特殊普通合伙) 33261 | 代理人: | 杜放 |
地址: | 277000 山东*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 视觉 引导 太阳 模组 装配 系统 | ||
1.基于视觉引导的模组装配系统,其特征在于,所述的模组装配系统包括螺丝钉供给机,数据处理器和机械手;机械手的末端安装有执行机构,末端执行机构安装有工业相机,工业相机的下方为传送带,传送带上方有模组工装位,模组工装位上放置有太阳花模组;视觉引导装配技术工作方法包括以下步骤:
步骤1,模组工件通过传送带运动至工装位,数据处理器控制机械手移动至模组工件上方进行拍照;
步骤2,工业相机将采集到图像传输给数据处理器,数据处理器对获取的图像进行图像预处理和螺钉孔位置检测,从而提取螺钉孔位置信息;
步骤3,机械手从螺钉供给机位置完成螺钉的吸取,并携带螺钉到达螺钉孔位置处,进行锁螺钉操作;
步骤4,机械手完成锁螺钉操作,装配完成,机械手返回初始位置;
所述的图像预处理和螺钉孔位置检测包括以下步骤,图像预处理包含以下步骤:首先对图像进行双边滤波降噪,然后对经过滤波的图像进行Canny边缘检测,对边缘检测结果进行霍夫圆检测从而提取出螺钉孔并定位,对螺钉孔感兴趣区域进行截取获得图像;螺钉孔位置检测包含以下步骤:首先对双重自适应阈值化图像进行分割,然后基于连通域提取的轮廓跟踪,对基于RANSAC去噪的椭圆拟合,基于方向特征建立椭圆校正模型;
所述的基于方向特征的椭圆校正模型包括以下步骤:
椭圆校正模型中存在实际轮廓线,和检测轮廓线,两条线之间存在重合的部分,且可分为两种椭圆校正模型;
椭圆校正第一种模型,当椭圆长轴所在直线的倾斜角与两个螺钉孔连线的倾斜角接近时,符合第一个模型情况,此时实际轮廓线的短轴和检测轮廓线的半径相等;椭圆校正第二种模型,当椭圆长轴所在直线的倾斜角与两个螺钉孔连线对应的垂直线的倾斜角接近时,符合第二个模型情况,此时实际轮廓线的长轴和检测轮廓线的半径相等;对于椭圆和圆的圆心偏差,存在公式:
其中,Le和Se分别为椭圆的长轴和短轴;当符合第一个模型情况时,椭圆中心沿椭圆长轴方向向内平移距离do;当符合第二个模型情况时,椭圆中心沿椭圆短轴方向向外平移圆心偏差do;
椭圆长轴和水平方向X轴的夹角为θ,中心坐标的X方向偏移量Xoffset和Y方向偏移量Yoffset分别为:
2.根据权利要求1所述的基于视觉引导的模组装配系统,其特征在于,所述的工业相机采集图片时需要对相机进行辅助坐标系标定,辅助坐标系标定包括以下步骤:
步骤2.1,在物体表面放置棋盘格标定板,机械手在棋盘格上走一个‘田’字,并记录9个点位置,‘田’字的中心位置为O点;
步骤2.2,通过右手法则建立辅助坐标系,Z轴方向垂直棋盘格平面向上,分别对9个点的横坐标和纵坐标相减可得到X轴和Y轴的单位向量,并根据右手坐标系法则求出Z轴单位向量,从而得到棋盘格辅助坐标系到机械手基坐标系的矩阵转换关系,进一步得到齐次转换矩阵;
步骤2.3,将相机移动至物体正上方,工业相机垂直向下拍摄获取棋盘格图像,计算所获取的棋盘格图像中对应的角点坐标,通过9个角点的图像坐标从而得到图像中的棋盘格坐标系和像素坐标系之间的转换关系;
步骤2.4,将图像像素坐标系经过矩阵转换得到图像中的棋盘格坐标系,乘上比例因子得到对应的实际棋盘格坐标系下的坐标;
步骤2.5,将上述两个转换矩阵相乘得到图像坐标系与机械手基坐标系之间的转换关系。
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