[发明专利]一种光学镜片自动摆盘系统

说明书

本发明公开了一种基于视觉的光学镜片自动摆盘系统，以光学镜片为对象，根据光学镜片的加工工艺流程设计，该系统的软件部分主要是电脑客户端，通过智能化机器视觉识别算法实现了镜片圆心定位和正反面识别；硬件部分包括：照明系统、成像系统、电气模块和安全保护四个部分，并且使用拥有四个自由度的机械臂，配合一个自由度的旋转气缸，使机械臂共拥有五个自由度，用于将散乱的镜片整齐有序地摆放到工装盘，以便后续进行清洗或镀膜操作。本发明具有摆盘效率高、成本低、出错率低等优点。

技术领域

本发明涉及图像处理技术，具体涉及一种光学镜片自动摆盘系统。

背景技术

光学镜片在市场中有广阔的应用前景，在光学零件加工过程中，经常需要将微小且无序摆放的镜片进行有序摆盘，但现有的摆盘方式存在着机械化程度低等问题。此类工作重复性高、工作场景单一，目前往往依靠人工完成，对人力需求量较大，效率低、成本高。所以市场上急需一种可以代替人工来完成此类精细工作的机器。近几年机器视觉技术的蓬勃发展，使实现这一目标变成了现实。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于视觉的光学镜片自动摆盘系统。

实现本发明的技术解决方案为：一种基于视觉的光学镜片自动摆盘系统，该系统的软件部分主要是电脑客户端，实现了镜片圆心定位和正反面识别；硬件部分包括：电气模块、照明系统、成像系统和安全保护模块，实现了机械臂准确抓取与摆放镜片。

所述电脑客户端软件主要用于在机械臂吸取镜片前进行一系列准备工作。利用机器视觉的方法识别镜片所在位置，进行边缘检测并准确定位其圆心，识别镜片的正反面，确定需要进行抓取的镜片，同时进行坐标校正，保证机械臂与料盘在同一坐标系下。

所述电气模块包括空气电磁阀、真空发生器、旋转气缸、气压表等装置，主要用于控制机械臂的动作，控制机械臂抓取与摆放镜片，控制机械臂“启动”、“暂停”、“复位”、“紧急复位”以及设备总电源的通断。

所述照明与成像系统用于稳定准确的获取镜片的图像，这是系统能够精确校准零点的前提，也是系统能够正常运作并且实现功能要求的前提。

所述安全保护模块是一个安全光幕即光电安全保护系统，由于机械臂运行过程中具有潜在危险，该模块可防止作业人员与机器协同工作时受到人身伤害。

作为一种优选实施方式，采用Canny算法进行边缘检测，再使用Hough圆变换算法计算的光学镜片的圆心位置。

作为一种优选实施方式，根据镜片正反两面表面成像不同，采用pHash算法来进行图像匹配，以区分正反面。

作为一种优选实施方式，本系统采用基于二维伽马函数光照不均匀图像自适应校正算法，实现对光照不均匀图像的校正。

作为一种优选实施方式，所述照明系统采用了一种工业级LED面阵平行光源，增加了镜片内部与边缘的反差，有助于识别图像的边界，消除边界效应。

作为一种优选实施方式，所述成像系统选择了一种体型较小，便于安装在光学组件下方的工业相机。

作为一种优选实施方式，所述机械臂本身拥有四个自由度，配合一个自由度的旋转气缸，共五个自由度，可保证机械臂能够吸取到料盘上任意位置的镜片。为减少对镜片的损伤，机械臂底部使用吸附型手爪。

作为一种优选实施方式，所述电气模块，包括空气电磁阀、真空发生器、旋转气缸、气压表等装置，通过机械臂控制器的IO，实现电气模块各元件的工作状态控制。进一步的，该系统使用的空气电磁阀的气压范围是0.15MPa-0.8MPa，其作用主要是控制旋转气缸是否旋转；真空发生器有真空产生阀和真空破坏阀，用于吸取或释放镜片；旋转气缸的旋转角度调节为90度，其主要作用就是在吸到镜片之后，可以实现水平或者竖直摆盘。

一种基于上述光学镜片自动摆盘系统的光学镜片摆放方法，包括以下步骤：