CN101109935A - 风挡玻璃机器人涂胶系统玻璃自动识别方法 - Google Patents

Abstract

风挡玻璃机器人涂胶系统玻璃自动识别方法，其特征是首先建立需要在工作站上完成涂胶的所有玻璃的标准特征数据库；检测涂胶玻璃的实际特征数据；再通过比较判定涂胶玻璃型号，继而调用与该型号对应的机器人涂胶程序，完成机器人自动涂胶过程。本发明方法改进了涂胶工作站的柔性，使得在涂胶之前，机器人可以直接对工作站上的玻璃进行特征识别，并由机器人主动调用正确的程序，以确保机器人涂胶的正确性和精确性，提高工作效率，降低生产成本。

Description

风挡玻璃机器人涂胶系统玻璃自动识别方法

技术领域：

本发明涉及玻璃识别方法，更具体地说是应用在汽车总装过程中，由风挡玻璃机器人在其完成自动涂胶过程中对于系列玻璃的识别方法。

背景技术：

随着汽车制造业的不断发展，汽车总装的自动化程度也在不断地提高，同时，装配精度也在精益求精。作为汽车总装的一个重要工序——风挡玻璃的涂胶，也在由人工安装向着机器人自动安装的方向发展。

目前，风挡玻璃的涂胶方式主要有以下两种：

一是人工安装时，涂胶工作是由工人完成的。在风挡玻璃固定好之后，由工人利用涂胶枪在玻璃周围进行涂胶，这种涂胶过程不需考虑玻璃特征识别的问题，工人对任何特征的玻璃都可以完成涂胶工作，但是，涂胶速度和精度都远远赶不上机器人的自动化涂胶。自从机器人进入汽车装备业以来，已经大大提高了汽车装配的效率和精度。

二是在传统的机器人涂胶过程中，同一生产线上完成不同特征的玻璃涂胶过程一般是：人工判断要涂胶的玻璃特征，然后选择控制面板上不同的按键，告诉机器人应该调用哪一段程序，然后由机器人完成涂胶工作。这种方式使得生产线的柔性很差，浪费大量的硬件，同时在一定程度上降低了效率，并且在有新的玻璃类型加入到生产线上来时，硬件系统就需要重新设计。

另外，目前国内对不同特征对象的检测技术多数是根据检测对象特有的特征，在特有特征的位置上设置传感器，从而判定对象的特征。这种传统识别技术的柔性极差，几乎要求对每一个识别对象都要设置不同的传感器，使得识别系统十分复杂。而且在特征不明显或识别对象的特征十分相似时很难设置合理的传感器来识别。

显然，为了提高由机器人自动完成涂胶过程的涂胶工作站的柔性，在同一个工作站上可以实现多种型号玻璃的涂胶工作，在涂胶之前，机器人必须对工作站上的玻璃进行特征识别，使机器人能主动调用正确的程序，以确保机器人涂胶的正确性和精确性。但是，迄今为止，还没有相关的技术方案能达到这一要求。

发明内容：

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种风挡玻璃机器人涂胶系统玻璃自动识别方法，以改进涂胶工作站的柔性，使得在涂胶之前，机器人可以直接对工作站上的玻璃进行特征识别，并由机器人主动调用正确的程序，以确保机器人涂胶的正确性和精确性，提高工作效率，降低生产成本。

本发明风挡玻璃机器人涂胶系统玻璃自动识别方法的特点是：

a、根据标准玻璃的外形特征，建立需要在工作站上完成涂胶的所有玻璃的标准特征数据库：

设置玻璃的长和宽为特征参数，以二维数组的形式建立标准玻璃的外形特征库(x_i，y_i)，i＝1，2，3…n，式中：x为标准玻璃的长，y为标准玻璃的宽；每一组(x_i，y_i)对应唯一一种标准玻璃型号；为玻璃外形特征库中的每个型号的玻璃设置相应的机器人涂胶程序；

b、检测涂胶玻璃的实际特征数据：

通过实际测量，获得涂胶玻璃的长和宽的实际特征值(x，y)，式中：x为涂胶玻璃的长，y为涂胶玻璃的宽；

c、判定涂胶玻璃型号：

根据公式 $R=\sqrt{{(x-x_i)}^2+{(y-y_i)}^2}\≤\mathrm{\δ},$ 遍历计算涂胶玻璃实际特征值(x，y)与玻璃外形特征库中的各种已知型号标准玻璃特征值(x_i，y_i)，i＝1，2，3…n之间的误差R，判断R值小于设定误差值δ的对应的已知型号玻璃即为实际检测的涂胶玻璃的型号，调用与该型号对应的机器人涂胶程序。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明方法的实施只需要设置两只线性位移传感器，用来分别测量玻璃的长和宽，再根据测量结果计算涂胶玻璃的型号。不需要按传统的识别方法对每一种型号的玻璃设置特定传感器。大大简化了玻璃型号识别系统，增加了识别系统的柔性。

2、本发明方法首先建立标准玻璃的外形特征库，然后将实际玻璃的特征数据与库中的各标准玻璃特征进行遍历计算，从而识别涂胶玻璃的型号，大大提高了玻璃识别的速度。

3、本发明方法中的设定误差值δ可以根据实际的情况进行调整，如果各种型号玻璃的特征值差别较大，则可以适当调大δ的值，以便更进一步提高判断速度；如果各种型号玻璃的特征值差别不大则可以适当减小δ的值，以保证判断的准确性。

4、本发明方法的具体实施是在判断涂胶玻璃的型号之后，根据涂胶玻璃的型号，自动调用正确的机器人涂胶程序，由机器人自动完成涂胶。与传统的机器人涂胶过程相比，可以有效提高涂胶过程的自动化，简化了硬件控制系统，降低控制系统成本，增加了控制系统的灵活性。

5、本发明方法的具体实施也可以通过人机接口(HIM)对玻璃外形特征库中的标准玻璃型号进行修改或增减，实现了玻璃外形特征库的可拓展性，进一步增加了工作站的柔性。

附图说明：

图1为本发明涂胶工作站回转台俯视示意图。

图中标号：1涂胶玻璃、2回转工作台、3测量台、4涂胶台、5为x向气缸、6为y向气缸、7为x向对中块、8为y向对中块、9真空吸盘。

以下通过具体实施方式，结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式：

本实施例方法按如下步骤进行：

a、根据标准玻璃的外形特征，建立需要在工作站上完成涂胶的所有玻璃的标准特征数据库：

设置玻璃的长和宽为特征参数，以二维数组的形式建立标准玻璃的外形特征库(x_i，y_i)，i＝1，2，3…n，式中：x为标准玻璃的长，y为标准玻璃的宽；每一组(x_i，y_i)对应唯一一种标准玻璃型号；为玻璃外形特征库中的每个型号的玻璃设置相应的机器人涂胶程序；

b、检测涂胶玻璃的实际特征数据：

通过实际测量，获得涂胶玻璃的长和宽的实际特征值(x，y)，式中：x为涂胶玻璃的长，y为涂胶玻璃的宽；

c、判定涂胶玻璃型号：

根据公式 $R=\sqrt{{(x-x_i)}^2+{(y-y_i)}^2}\≤\mathrm{\δ},$ 遍历计算涂胶玻璃实际特征值(x，y)与玻璃外形特征库中的各种已知型号标准玻璃特征值(x_i，y_i)，i＝1，2，3…n之间的误差R，判断R值小于设定误差值δ的对应的已知型号玻璃即为实际检测的涂胶玻璃的型号，调用与该型号对应的机器人涂胶程序。

具体实施中，相应的设置包括：

设定误差值δ根据实际的情况进行调整，对于各种型号玻璃的特征值差别较大的情况，适当调大δ的值，以便更进一步提高判断速度；对于各种型号玻璃的特征值差别不大的情况，适当减小δ的值，以保证判断的准确性。

根据生产的需要，玻璃的型号需要增加或修改时，通过人机界面(HIM)增加或修改玻璃外形特征库，相应调整遍历计算循环过程即可，实现玻璃外形特征库的拓展。。

涂胶玻璃长和宽的测量，采用线性传感器。

如图1所示，设置涂胶工作站回转工作台2，回转工作台2是具有转动中心的对称结构，在其对称设置的两端中，一端为测量台3，另一端为涂胶台4。

首先，将涂胶玻璃1放置在测量台3的玻璃对中夹具上，在该玻璃对中夹具上呈“十”字设置两只气缸，包括x向气缸5和y向气缸6。其中，x向气缸5用于对称驱动一组沿x方向上测量玻璃长度x值的x向对中块7直线移动，y向气缸6用于对称驱动一组沿y方向上测量玻璃宽度y值的y向对中块8进行直线移动，每个方向上所有对中块都与玻璃的边缘接触时，对中块停止运动，对中夹具完成玻璃的对中定位，通过设置在对中块上的线性位移传感器测量对中块开始移动前至停止移动时的移动位置，即可获得涂胶玻璃对应的长度和宽度值，即获得涂胶玻璃的特征数据。

工作过程中，涂胶玻璃1首先被放置在位于回转工作台2左端的测量台3上，在测量台3上完成对涂胶玻璃长度和宽度的特征值的测量，系统根据所测得的涂胶玻璃的特征值完成对涂胶玻璃型号的判别，随后，由测量台3上位于涂胶玻璃下方、处在涂胶玻璃四个角的方位上的真空吸盘9将涂胶玻璃以真空吸力定位夹固在测量台3上，再通过回转工作台2的180度的转动，将位于左端的测量台3转至回转工作台2的右端，此时，保持真空吸盘9的真空吸力，测量台3即成为涂胶台4，机械人调用对应的涂胶程序对夹固在涂胶台4上的涂胶玻璃进行涂胶操作。涂胶完成后，回转工作台2反向旋转180°，真空吸盘9松开，取下玻璃后装车，同时另一端机器人开始涂胶，依此循环工作。

Claims (1)

1.风挡玻璃机器人涂胶系统玻璃自动识别方法，其特征是：

a、根据标准玻璃的外形特征，建立需要在工作站上完成涂胶的所有玻璃的标准特征数据库：

设置玻璃的长和宽为特征参数，以二维数组的形式建立标准玻璃的外形特征库(x_i，y_i)，i＝1，2，3…n，式中：x为标准玻璃的长，y为标准玻璃的宽；每一组(x_i，y_i)对应唯一一种标准玻璃型号；为玻璃外形特征库中的每个型号的玻璃设置相应的机器人涂胶程序；

b、检测涂胶玻璃的实际特征数据：

通过实际测量，获得涂胶玻璃的长和宽的实际特征值(x，y)，式中：x为涂胶玻璃的长，y为涂胶玻璃的宽；

c、判定涂胶玻璃型号：

根据公式 $R=\sqrt{{(x-x_i)}^2+{(y-y_i)}^2}\≤\mathrm{\δ},$ 遍历计算涂胶玻璃实际特征值(x，y)与玻璃外形特征库中的各种已知型号标准玻璃特征值(x_i，y_i)，i＝1，2，3…n之间的误差R，判断R值小于设定误差值δ的对应的已知型号玻璃即为实际检测的涂胶玻璃的型号，调用与该型号对应的机器人涂胶程序。

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