一種基于機(jī)器視覺(jué)的發(fā)熱絲自動(dòng)裝配裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的發(fā)熱絲自動(dòng)裝配裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人民生活水平的不斷提高，汽車的需求量會(huì)逐漸增加，隨之而來(lái)是汽車零部 件產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，每輛汽車一般都會(huì)配有一個(gè)點(diǎn)煙器，在2005年，僅廣州本田一家汽車 公司一年的點(diǎn)煙器需求量為40萬(wàn)個(gè)，整個(gè)汽車行業(yè)的需求量會(huì)更大。點(diǎn)煙器的作用就是方 便司機(jī)點(diǎn)煙，其工作原理是利用汽車中的12V電源將點(diǎn)煙器中的發(fā)熱絲加熱到指定溫度范 圍內(nèi)，其核心部件就是點(diǎn)煙器的傳導(dǎo)元件一一發(fā)熱絲，發(fā)熱絲的裝配質(zhì)量將直接影響點(diǎn)煙 器的成品質(zhì)量。
[0003] 點(diǎn)煙器的發(fā)熱絲裝配過(guò)程需要先將發(fā)熱絲放入夾芯中，然后利用點(diǎn)焊或壓焊等工 序?qū)l(fā)熱絲和夾芯固定在一起。發(fā)熱絲的前道工序需要經(jīng)過(guò)熱處理，熱處理后發(fā)熱絲中心 位置和角度隨機(jī)分布，所以點(diǎn)煙器中發(fā)熱絲裝配過(guò)程的關(guān)鍵在于判斷發(fā)熱絲中心的位置， 利用該位置準(zhǔn)確地將發(fā)熱絲放入夾芯中。
[0004] 現(xiàn)階段，點(diǎn)煙器的發(fā)熱絲裝配過(guò)程全部采用人工完成，操作工首先需要用手拿起 發(fā)熱絲，利用人眼判斷發(fā)熱絲中心位置，然后將其準(zhǔn)確地放入到夾芯中，最終利用點(diǎn)焊或壓 焊完成發(fā)熱絲和夾芯的裝配。發(fā)熱絲的人工裝配過(guò)度依賴于操作工，裝配過(guò)程對(duì)于眼睛的 要求比較高，人眼敏銳的感覺(jué)能夠保證發(fā)熱絲最終的裝配精度，但是，長(zhǎng)期的裝配過(guò)程會(huì)造 成人眼疲勞，影響發(fā)熱絲裝配精度，發(fā)熱絲表面的金屬粉末和點(diǎn)焊產(chǎn)生的紫外線和廢氣，也 會(huì)影響人的身體健康。因此，利用機(jī)器代替操作工實(shí)現(xiàn)點(diǎn)煙器的發(fā)熱絲自動(dòng)化裝配過(guò)程，對(duì) 于進(jìn)一步解放勞動(dòng)力，提高汽車零部件生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品一致性有著重大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種基于機(jī)器視覺(jué)的發(fā)熱絲自動(dòng) 裝配裝置，該裝置可以在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)熱絲中心位置和角度，將發(fā)熱絲準(zhǔn)確地放 入夾芯槽口中，完成發(fā)熱絲的自動(dòng)裝配。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案： 一種基于機(jī)器視覺(jué)的發(fā)熱絲自動(dòng)裝配裝置，包括夾芯上料機(jī)構(gòu)、機(jī)械手、發(fā)熱絲上料機(jī) 構(gòu)和視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)，所述夾芯上料機(jī)構(gòu)和發(fā)熱絲上料機(jī)構(gòu)分別固定在機(jī)械手前端的兩側(cè)， 所述視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)固定在機(jī)械手的前方，所述視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)包括支架、相機(jī)和光源，所述支 架的下部設(shè)有支撐平臺(tái)，所述光源固定在支撐平臺(tái)上，所述相機(jī)通過(guò)相機(jī)支撐板固定在支 架的上部，所述相機(jī)的位置與光源的位置相對(duì)齊，且相機(jī)的攝像頭朝下，光源的照射方向朝 上，所述機(jī)械手的前端通過(guò)氣缸安裝板固定有氣爪機(jī)構(gòu)，所述機(jī)械手通過(guò)氣爪機(jī)構(gòu)將發(fā)熱 絲從發(fā)熱絲上料機(jī)構(gòu)移動(dòng)到相機(jī)和光源之間，觸發(fā)拍照信號(hào)，光源點(diǎn)亮，同時(shí)相機(jī)拍照將此 時(shí)發(fā)熱絲的位置及角度信息記錄，然后視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)建立坐標(biāo)系，并根據(jù)內(nèi)置圖像匹配算 法匹配發(fā)熱絲的中心舌頭，計(jì)算出發(fā)熱絲中心的位置和角度，再利用視覺(jué)坐標(biāo)系和機(jī)械手 坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣，將上述位置和角度轉(zhuǎn)換為機(jī)械手坐標(biāo)系下的位置和角度，所述待裝配 的夾芯中心在機(jī)械手坐標(biāo)系下的位置和方向已知，通過(guò)比對(duì)發(fā)熱絲和夾芯的位置和角度參 數(shù)得出發(fā)熱絲中心的位置和角度的補(bǔ)償量，機(jī)械手根據(jù)該數(shù)據(jù)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)發(fā)熱絲進(jìn)行 不斷調(diào)整，最終將發(fā)熱絲放入夾芯中。
[0007] 作為優(yōu)選方案：所述視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量發(fā)熱絲中心位置和角度的補(bǔ)償量的步驟如 下： 1) 將相機(jī)拍下的照片的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為距離坐標(biāo)； 2) 根據(jù)內(nèi)置圖像匹配算法匹配發(fā)熱絲的中心舌頭，匹配成功后得到當(dāng)前發(fā)熱絲的中心 舌頭在視覺(jué)坐標(biāo)系下的位置Pvi和角度Θ V1; 3) 利用智能相機(jī)內(nèi)置擬合圓算法，擬合出為發(fā)熱絲中心孔擬合圓C1，以Pvi為定位基 準(zhǔn)，繪制Ll線段，線段Ll位于發(fā)熱絲的中心舌頭上且平行于發(fā)熱絲的中心舌頭；Ll和Cl相 交于Pl和P3兩點(diǎn)，取Pl和P3的中點(diǎn)P2, P2在視覺(jué)坐標(biāo)系中的位置為PV2; 4) 視覺(jué)坐標(biāo)系和機(jī)械手坐標(biāo)系的變換矩陣為T1，根據(jù)下式將視覺(jué)坐標(biāo)系下位置P2轉(zhuǎn) 化為機(jī)械手坐標(biāo)系下位置Prt;
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于機(jī)器視覺(jué)的發(fā)熱絲自動(dòng)裝配裝置，其特征在于：包括夾芯上料機(jī)構(gòu)（I)、機(jī) 械手（3)、發(fā)熱絲上料機(jī)構(gòu)（5)和視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)，所述夾芯上料機(jī)構(gòu)（1)和發(fā)熱絲上料機(jī)構(gòu) (5)分別固定在機(jī)械手（3)前端的兩側(cè)，所述視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)固定在機(jī)械手（3)的前方，所述 視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)包括支架（6)、相機(jī)（8)和光源（10)，所述支架（6)的下部設(shè)有支撐平臺(tái)，所述 光源（10 )固定在支撐平臺(tái)上，所述相機(jī)（8 )通過(guò)相機(jī)支撐板（7 )固定在支架（6 )的上部，所 述相機(jī)（8)的位置與光源（10)的位置相對(duì)齊，且相機(jī)（8)的攝像頭朝下，光源（10)的照射 方向朝上，所述機(jī)械手（3)的前端通過(guò)氣缸安裝板（2)固定有氣爪機(jī)構(gòu)（9)，所述機(jī)械手（3) 通過(guò)氣爪機(jī)構(gòu)（9)將發(fā)熱絲（4)從發(fā)熱絲上料機(jī)構(gòu)（5)移動(dòng)到相機(jī)（8)和光源（10)之間， 觸發(fā)拍照信號(hào)，光源（10)點(diǎn)亮，同時(shí)相機(jī)（8)拍照將此時(shí)發(fā)熱絲（4)的位置及角度信息記 錄，然后視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)建立坐標(biāo)系，并根據(jù)內(nèi)置圖像匹配算法匹配發(fā)熱絲（4)的中心舌頭， 計(jì)算出發(fā)熱絲（4)中心的位置和角度，再利用視覺(jué)坐標(biāo)系和機(jī)械手坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣，將上 述位置和角度轉(zhuǎn)換為機(jī)械手坐標(biāo)系下的位置和角度，所述待裝配的夾芯（11)中心在機(jī)械手 坐標(biāo)系下的位置和方向已知，通過(guò)比對(duì)發(fā)熱絲（4)和夾芯（11)的位置和角度參數(shù)得出發(fā)熱 絲（4)中心的位置和角度的補(bǔ)償量，機(jī)械手根據(jù)該數(shù)據(jù)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)發(fā)熱絲（4)進(jìn)行不 斷調(diào)整，最終將發(fā)熱絲（4)放入夾芯（11)中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機(jī)器視覺(jué)的發(fā)熱絲自動(dòng)裝配裝置，其特征在于：所 述視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量發(fā)熱絲（4)中心位置和角度的補(bǔ)償量的步驟如下： 1) 將相機(jī)（8)拍下的照片的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為距離坐標(biāo)； 2) 根據(jù)內(nèi)置圖像匹配算法匹配發(fā)熱絲（4)的中心舌頭，匹配成功后得到當(dāng)前發(fā)熱絲 (4)的中心舌頭在視覺(jué)坐標(biāo)系下的位置Pvi和角度0 vl; 3) 利用智能相機(jī)內(nèi)置擬合圓算法，擬合出為發(fā)熱絲（4)中心孔擬合圓C1，以Pvi為定位 基準(zhǔn)，繪制Ll線段，線段Ll位于發(fā)熱絲（4)的中心舌頭上且平行于發(fā)熱絲（4)的中心舌頭； Ll和Cl相交于Pl和P3兩點(diǎn)，取Pl和P3的中點(diǎn)P2,P2在視覺(jué)坐標(biāo)系中的位置為PV2; 3) 視覺(jué)坐標(biāo)系和機(jī)械手坐標(biāo)系的變換矩陣為T1，根據(jù)下式將視覺(jué)坐標(biāo)系下位置P2轉(zhuǎn) 化為機(jī)械手坐標(biāo)系下位置Prt;
4) 繪制夾芯（11)槽口延長(zhǎng)線段L2，夾芯（11)槽口中心點(diǎn)P4，P4在機(jī)械手坐標(biāo)系下位 置為Prt，線段L2和坐標(biāo)下Vy軸的夾角就是夾芯（11)槽口中心的角度值0 v(l; 5) 所述MP0vl即為發(fā)熱絲（4沖心在機(jī)械手坐標(biāo)系下的位置和角度，所述1\4和0v(l 即為夾芯（11)槽口中心在機(jī)械手坐標(biāo)系下的位置和角度，對(duì)比得出位置補(bǔ)償量Ap和角度 補(bǔ)償量八0。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機(jī)器視覺(jué)的發(fā)熱絲自動(dòng)裝配裝置，其特征在于：所 述光源（10)采用背光源模式。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的發(fā)熱絲自動(dòng)裝配裝置，包括夾芯上料機(jī)構(gòu)、機(jī)械手、發(fā)熱絲上料機(jī)構(gòu)和視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)，夾芯上料機(jī)構(gòu)和發(fā)熱絲上料機(jī)構(gòu)分別固定在機(jī)械手前端的兩側(cè)，視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)固定在機(jī)械手的前方，視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)包括支架、相機(jī)和光源，支架的下部設(shè)有支撐平臺(tái)，光源固定在支撐平臺(tái)上，相機(jī)通過(guò)相機(jī)支撐板固定在支架的上部，相機(jī)的位置與光源的位置相對(duì)齊，且相機(jī)的攝像頭朝下，光源的照射方向朝上，機(jī)械手的前端通過(guò)氣缸安裝板固定有氣爪機(jī)構(gòu)。本發(fā)明利用相機(jī)代替人眼進(jìn)行發(fā)熱絲中心位置和角度測(cè)量，精度完全由相機(jī)保證，可靠穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生疲勞；利用機(jī)械手代替人手完成發(fā)熱絲的抓取和放置，速度更快，效率更高。
【IPC分類】B23P19-00, B23K37-00
【公開號(hào)】CN104708301
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510066830
【發(fā)明人】卜琰, 郭振民, 劉軍, 徐赤, 邵斌, 祝曉春, 丁毅
【申請(qǐng)人】杭州自動(dòng)化技術(shù)研究院有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年2月9日