CN104259839A - 基于视觉识别的自动螺钉机及其安装螺钉的方法 - Google Patents

基于视觉识别的自动螺钉机及其安装螺钉的方法 Download PDF

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刘桂杉
宋佳
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    • B23P19/006—Holding or positioning the article in front of the applying tool

Abstract

本发明公开了一种基于视觉识别的自动螺钉机，其特征在于它包括机械手、视觉识别系统以及控制系统，所述控制系统包括中央处理器、与该中央处理器连接的机械手控制器，所述视觉识别系统包括图像采集模块、与该图像采集模块连接并与中央处理器连接的图像处理模块。本发明不仅结构简单，而且成本低廉，通过图像采集模块可获取安装螺钉的准确的孔位图像信息，图像处理模块则可将图像采集模块采集到的螺钉安装孔位的图像信息处理后发送至中央处理器，中央处理器则可通过机械手控制器控制机械手准确的将螺钉安装在螺钉安装孔位上，从而能保证产品的加工精度和使用寿命，还可节约劳动力资源，提高生产效率，实现了智能工厂，适合推广使用。

Description

基于视觉识别的自动螺钉机及其安装螺钉的方法
技术领域
本发明涉及一种自动螺钉机，尤其涉及一种基于视觉识别的自动螺钉机及其安装螺钉的方法。
背景技术
在家电产品的装配生产线上，目前的生产过程一般都是采用人工手动方式完成螺钉的装配，即人工拿取螺钉，然后逐个将螺钉拧入工件内部。这种采用人工装配的方式生产效率低，劳动强度大。虽然有少数装配能够实现半自动化，即将拿取螺钉过程通过自动完成，能够一定程度改善生产过程，提高生产效率，但是改善效果有限，效率提升不明显。现在很多工厂都是流水线柔性化生产，诸如电视机后盖板螺钉需要四人同时完成，而且人工操作劳动强度大，生产效率低，无法保证产品的加工精度和使用寿命。
随着自动化控制技术的成熟，基于视觉识别的自动螺钉机有着广阔的应用前景，具有高度的柔性和适应性，能满足现在家电企业的生产模式——量小、品种多、产品生命周期短及更新换代容易的优点，颠覆了传统生产模式，提高产品质量和生产效率，实现了智能工厂。
发明内容
针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于视觉识别的自动螺钉机，以期望解决在家电产品的装配生产线上采用人工手动方式完成螺钉的装配，这种采用人工装配的方式生产效率低，劳动强度大，还无法保证产品的加工精度和使用寿命的问题。同时，本发明还提供一种基于视觉识别的自动螺钉机安装螺钉的方法。
发明的目的通过下述技术方案实现：
基于视觉识别的自动螺钉机，它包括机械手、视觉识别系统以及控制系统，所述控制系统包括中央处理器、与该中央处理器连接的机械手控制器，所述视觉识别系统包括图像采集模块、与该图像采集模块连接并与中央处理器连接的图像处理模块；所述图像采集模块用于获取螺钉的安装孔位图像，然后将获取的螺钉安装孔位图像信息发送至图像处理模块，所述图像处理模块将螺钉安装孔位的图像信息转化为数字信号信息并发送至中央处理器，中央处理器经过信息处理后将控制机械手动作的信息发送至机械手控制器，机械手控制器则控制机械手将螺钉安装在螺钉安装孔位上。
根据本发明的一个实施例，所述图像采集模块包括至少一个镜头和至少一个相机，所述镜头与相机配合使用。
根据本发明的一个实施例，所述相机为CCD相机。
根据本发明的一个实施例，所述机械手与镜头和相机一一对应。
基于视觉识别的自动螺钉机安装螺钉的方法，包括以下步骤：
(1)采集螺钉安装孔位图像
通过图像采集模块采集需要安装螺钉的孔位图像；
(2)将螺钉安装孔位的图像信息转换为螺钉安装孔位的位置信息
图像采集模块将采集到的螺钉安装孔位的图像信息发送至图像处理模块，图像处理模块将获得的图螺钉安装孔位的图像信息转换为数字信息，并获得螺钉安装孔位的位置信息；
(3)控制机械手拿取螺钉并将螺钉安装到螺钉安装孔位上
图像处理模块将螺钉安装孔位的位置信息发送至中央处理器，中央处理器经过计算处理，获得机械手拿取螺钉并将螺钉安装到螺钉安装孔位上行进的路径信息，中央处理器将机械手拿取螺钉、机械手行进的路径信息以及机械手安装螺钉的信息发送至机械手控制器，机械手控制器则控制机械手拿取螺钉、然后运行至螺钉安装孔位、最后将螺钉安装在螺钉安装孔位上。
根据本发明的一个实施例，所述机械手为两个以上，该两个以上的机械手同时进行螺钉安装。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的自动螺钉机不仅结构简单，而且成本低廉，通过图像采集模块可获取安装螺钉的准确的孔位图像信息，图像处理模块则可将图像采集模块采集到的螺钉安装孔位的图像信息处理后发送至中央处理器，中央处理器则可通过机械手控制器控制机械手准确的将螺钉安装在螺钉安装孔位上，从而能保证产品的加工精度和使用寿命，还可节约劳动力资源，提高生产效率，实现了智能工厂。本发明的自动螺钉机安装螺钉的方法步骤简单，便于操作，可同时进行多个螺钉的安装。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明：
实施例
如图1所示，本发明的基于视觉识别的自动螺钉机，包括视觉识别系统，所述视觉识别系统包括图像采集模块以及图像处理模块，所述图像采集模块用于采集螺钉安装孔位的图像信息。所述图像采集模块为至少一个镜头与至少一个相机，所述镜头与相机配合使用，即一个镜头与一个相机组合为一个整体使用，本实施例中的相机使用的是CCD相机。本实施例中的镜头与相机均为多个，本实施例中可将镜头与相机的个数设为n个，n≥3。
所述镜头与相机均与图像处理模块连接，所述图像处理模块通过镜头与相机获取螺钉安装孔位的图像信息，然后将获得的图像信息转换为数字信息，即螺钉安装孔位的位置信息。本发明的自动螺钉机还包括控制系统，所述控制系统包括中央处理器与机械手控制器，所述中央处理器与机械手控制器连接，所述图像处理模块也与中央处理器连接。本发明的自动螺钉机还包括机械手，所述机械手与机械手控制器连接。
所述图像处理模块将转换获得的安装孔位的位置信息发送至中央处理器，中央处理器经过分析计算得出机械手行进至螺钉安装孔位的路径信息。机械手需要拿取螺钉，然后行进至螺钉安装孔位，并将螺钉安装到螺钉安装孔位上，即可完成安装螺钉的动作。所述中央处理器将机械手拿取螺钉的控制信息、机械手行进的路径信息以及机械手安装螺钉的控制信息发送至机械手控制器，机械手控制器则控制机械手完成拿取螺钉、然后行进至螺钉安装孔位并将螺钉安装到螺钉安装孔位上的系列动作，最后控制机械手回复到初始位置，以便进行下次操作。
所述机械手为一个以上，该机械手与镜头以及相机一一对应，即镜头与相机获取一个螺钉安装孔位的图像信息，就有一个机械手对应对这个螺钉安装孔位进行螺钉安装。本实施例中的机械手的数量与镜头以及相机相同，该机械手也为n个，n≥3。当需要对加工部件的多个部位进行螺钉安装时，通过与螺钉安装孔位相同数量的镜头与相机采集螺钉安装孔位的图像信息，并配合与螺钉安装孔位相同数量的机械手，即可通过与镜头以及相机一一对应的机械手分别对多个螺钉安装孔位同时进行螺钉安装。当需要对多个螺钉安装孔位进行螺钉安装时，采用人工手动完成螺钉安装的方式则需要与螺钉安装孔位数量相同的批次工作人员进行螺钉安装，因此相对采用人工手动完成螺钉安装的方式可明显的提高生产效率，还可节约劳动力资源，同时能保证产品的加工精度和使用寿命，实现了智能工厂。
本发明的自动螺钉机安装螺钉的方法，首先通过图像采集模块即镜头与相机的组合设备采集需要安装螺钉的孔位图像。然后，图像处理模块则可通过镜头与相机获取采集到的螺钉安装孔位的图像信息，所述图像处理模块将获取的图像信息经过计算处理后得到螺钉安装孔位的数字化位置信息。该图像处理模块将获得的螺钉安装孔位的位置信息发送至中央处理器，中央处理器经过计算处理，获得机械手拿取螺钉并将螺钉安装到螺钉安装孔位上行进的路径信息。中央处理器将机械手拿取螺钉、机械手行进的路径信息以及机械手安装螺钉的信息发送至机械手控制器，机械手控制器则控制机械手拿取螺钉、然后运行至螺钉安装孔位、最后将螺钉安装在螺钉安装孔位上。
其中，所述机械手为两个以上，该机械手与镜头以及相机的数量相同，该机械手与镜头以及相机一一对应、配合使用。所述两个以上的机械手可同时进行螺钉安装，因此可极大地提高生产效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于视觉识别的自动螺钉机，其特征在于它包括机械手、视觉识别系统以及控制系统，所述控制系统包括中央处理器、与该中央处理器连接的机械手控制器，所述视觉识别系统包括图像采集模块、与该图像采集模块连接并与中央处理器连接的图像处理模块；所述图像采集模块用于获取螺钉的安装孔位图像，然后将获取的螺钉安装孔位图像信息发送至图像处理模块，所述图像处理模块将螺钉安装孔位的图像信息转化为数字信号信息并发送至中央处理器，中央处理器经过信息处理后将控制机械手动作的信息发送至机械手控制器，机械手控制器则控制机械手将螺钉安装在螺钉安装孔位上。
2.按照权利要求1所述的基于视觉识别的自动螺钉机，其特征在于所述图像采集模块包括至少一个镜头和至少一个相机，所述镜头与相机配合使用。
3.按照权利要求2所述的基于视觉识别的自动螺钉机，其特征在于所述相机为CCD相机。
4.按照权利要求1所述的基于视觉识别的自动螺钉机，其特征在于所述机械手与镜头和相机一一对应。
5.基于视觉识别的自动螺钉机安装螺钉的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)采集螺钉安装孔位图像
通过图像采集模块采集需要安装螺钉的孔位图像；
(2)将螺钉安装孔位的图像信息转换为螺钉安装孔位的位置信息
图像采集模块将采集到的螺钉安装孔位的图像信息发送至图像处理模块，图像处理模块将获得的图螺钉安装孔位的图像信息转换为数字信息，并获得螺钉安装孔位的位置信息；
(3)控制机械手拿取螺钉并将螺钉安装到螺钉安装孔位上
图像处理模块将螺钉安装孔位的位置信息发送至中央处理器，中央处理器经过计算处理，获得机械手拿取螺钉并将螺钉安装到螺钉安装孔位上行进的路径信息，中央处理器将机械手拿取螺钉、机械手行进的路径信息以及机械手安装螺钉的信息发送至机械手控制器，机械手控制器则控制机械手拿取螺钉、然后运行至螺钉安装孔位、最后将螺钉安装在螺钉安装孔位上。
6.按照权利要求5所述的基于视觉识别的自动螺钉机安装螺钉的方法，其特征在于所述机械手为两个以上，该两个以上的机械手同时进行螺钉安装。
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