CN104424601B - 异形体装配件的对中装配方法及装置 - Google Patents

异形体装配件的对中装配方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种异形体装配件的对中装配方法及装置，该异形体装配件的对中装配方法包括：S1、通过异形体装配件的图像确定异形体装配件图像的两个Blob的重心G1、G2；S2、获取异形体装配件图像的两个Blob的重心当前的坐标；S3、计算出G1、G2连线与坐标轴X轴的夹角A；S4、通过用于与异形体装配件装配的装配孔的图像确定装配孔图像的两个Blob的重心G1＇、G2＇，并获取两个Blob的重心的坐标；S5、计算出G1＇、G2＇连线与坐标轴Ｘ之间的夹角A＇；S6、求出夹角A和A＇之间的夹角差dA，获得异形体装配件装配到装配孔中所需调节的装配角度；S7、根据夹角差dA调节装配角度；S8、将异形体装配件装配到装配孔中。本发明简单可靠，能够实现高精度对中装配。

Description

异形体装配件的对中装配方法及装置
技术领域
本发明涉及装配件对中装配技术领域，更具体地说，涉及一种异形体装配件的对中装配方法及装置。
背景技术
随着电子技术、计算机技术及图像处理技术的发展，工业相机+图像处理的技术逐步应用到精密装配领域，并取得丰硕的成果。当装配件是异形件时，传统的图像处理方法显示出一定的局限性，原因在于工业应用场合能获取的图像质量并不是很高，采用传统的图像匹配的方法计算出来的角度与实际的角度存在较大的误差，从而造成装配精度较之规则物体的装配要差。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种简单可靠，能够实现高精度对中装配的异形体装配件的对中装配方法及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种异形体装配件的对中装配方法，包括如下步骤：
S1、通过异形体装配件的图像确定所述异形体装配件图像的两个Blob的重心G1、G2；
S2、获取所述异形体装配件图像的两个所述Blob的重心当前的坐标：G1(x1,y1)、G2(x2,y2)；
S3、计算出G1、G2连线与坐标轴X轴的夹角A；
S4、通过用于与所述异形体装配件装配的装配孔的图像确定所述装配孔图像的两个Blob的重心G1＇、G2＇，并获取所述装配孔图像的两个所述Blob的重心的坐标G1＇(x1＇,y1＇)、G2＇(x2＇,y2＇)；
S5、计算出G1＇、G2＇连线与坐标轴Ｘ之间的夹角A＇；
S6、根据所得到的夹角A和A＇，求出夹角A和A＇之间的夹角差dA，获得所述异形体装配件装配到所述装配孔中所需调节的装配角度；
S7、根据夹角差dA调节所述异形体装配件的装配角度；
S8、将所述异形体装配件装配到所述装配孔中。
在本发明的异形体装配件的对中装配方法中，所述步骤S7还包括：
S7.1、通过调节装配角度后的所述异形体装配件的图像获取调节装配角度后所述异形体装配件图像的两个所述Blob的重心的坐标：G1＇＇(x1＇＇,y1＇＇)、G2＇＇(x2＇＇,y2＇＇)；将G1＇＇(x1＇＇,y1＇＇)与所述G1＇(x1＇,y1＇)、或G2＇＇(x2＇＇,y2＇＇)与所述G2＇(x2＇,y2＇)进行比较；
若所述G1＇＇与G1＇或G2＇＇与G2＇一致，则执行所述步骤S8、将所述异形体装配件按调节装配角度后的所述Blob的重心G1＇＇、G2＇＇的坐标装配到所述装配孔中；
若所述G1＇＇与G1＇之间或G2＇＇与G2＇之间有偏差，则修正偏差使G1＇＇与G1＇或G2＇＇与G2＇一致后，执行所述步骤S8、将所述异形体装配件按修正后的所述Blob的重心G1＇＇、G2＇＇的坐标装配到所述装配孔中。
在本发明的异形体装配件的对中装配方法中，所述夹角A按以下公式（1）计算获得：
A=atan((y1-y2)/(x1-x2)) （1）；
所述夹角A＇按以下公式（2）计算获得：
A＇=atan((y1＇-y2＇)/(x1＇-x2＇)) （2）。
在本发明的异形体装配件的对中装配方法中，所述步骤S1前还包括：
S0、采集异形体装配件的图像以及采集用于与所述异形体装配件装配的装配孔的图像。
在本发明的异形体装配件的对中装配方法中，所述步骤S7.1前还包括：
S7.0、采集调节装配角度后的所述异形体装配件的图像。
本发明还提供一种异形体装配件的对中装配装置，包括：
图像预处理模块，用于通过异形体装配件的图像确定所述异形体装配件图像的两个Blob的重心G1、G2、以及通过用于与所述异形体装配件装配的装配孔的图像确定所述装配孔图像的两个Blob的重心G1＇、G2＇；
图像处理模块，用于获取所述异形体装配件图像的两个所述Blob的重心G1、G2当前的坐标：G1(x1,y1)、G2(x2,y2)，以及获取所述装配孔图像的两个所述Blob的重心的坐标G1＇(x1＇,y1＇)、G2＇(x2＇,y2＇)；
角度运算模块，用于计算出G1、G2连线与坐标轴X轴的夹角A、以及计算出G1＇、G2＇连线与坐标轴Ｘ之间的夹角A＇，并根据所得到的夹角A和A＇，求出夹角A和A＇之间的夹角差dA；
装配模块，用于根据夹角差dA调节所述异形体装配件的装配角度后，将所述异形体装配件装配到所述装配孔中。
在本发明的异形体装配件的对中装配装置中，还包括图像采集模块，用于采集异形体装配件的图像、以及采集用于与所述异形体装配件装配的装配孔的图像。
在本发明的异形体装配件的对中装配装置中，所述图像采集模块包括照相机或摄像机。
在本发明的异形体装配件的对中装配装置中，所述图像处理模块，还用于通过调节装配角度后的所述异形体装配件的图像获取调节装配角度后所述异形体装配件图像的两个所述Blob的重心的坐标G1＇＇(x1＇＇,y1＇＇)、G2＇＇(x2＇＇,y2＇＇)，并将G1＇＇(x1＇＇,y1＇＇)与所述G1＇(x1＇,y1＇)、或G2＇＇(x2＇＇,y2＇＇)与所述G2＇(x2＇,y2＇)进行比较；
所述装配模块，还用于若所述G1＇＇与G1＇之间或G2＇＇与G2＇之间有偏差，则修正偏差使G1＇＇与G1＇或G2＇＇与G2＇一致后，将所述异形体装配件按修正后的所述Blob的重心G1＇＇、G2＇＇的坐标装配到所述装配孔中。
在本发明的异形体装配件的对中装配装置中，所述装配模块包括机械手。
本发明适用于异形体装配件的装配，如异形体Logo的装配，通过异形体装配件图像的两个Blob重心的坐标与对应装配孔图像的两个Blob重心的坐标计算两者的角度差，以获得装配的精确角度，更好对中装配；此外，在获得精确的装配角度后，还可通过调节装配角度后装配件图像的Blob重心坐标和装配孔图像的Blob重心坐标进行对比，若有偏差则进行修正，以使得两者的Blob重心在X、Y轴向上均一致，实现进一步高精度对中装配，简单可靠。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明异形体装配件的对中装配方法的流程图；
图2是本发明异形体装配件的对中装配方法的逻辑图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一实施例的异形体装配件的对中装配方法，包括如下步骤：
S1、通过异形体装配件的图像确定异形体装配件图像的两个Blob的重心G1、G2。
该异形体装配件，主要是指其图像具有两个或以上Blob的异形体装配件；异形体装配件是指不规则形状的装配件。异形体装配件图像的两个Blob的重心的确定由图像预处理模块实现，在该图像预处理模块中，通过读取异形体装配件的图像，获取两个Blob，并找出两个Blob的重心，即G1、G2，G1为一个Blob的重心，G2为另一个Blob的重心。通常，两个点即可确定一条直线，因此对于具有多个Blob的异形体装配件图像，可任意取其中两个Blob，并确定两个Blob的重心即可。
为获得异性体装配件的图像，在步骤S1前还包括S0、采集异形体装配件的图像以及用于与异形体装配件装配的装配孔的图像。异形体装配件在图像采集后不再移动，以免与所采集的图像位置不对应；若异形体装配件在图像采集后还发生位置变动，则需重新进行采集。异形体装配件和装配孔图像的采集由图像采集模块实现，该图像采集模块可包括相机或摄像机。且图像采集模块一般是与装配孔之间相对固定，不会发生位移或晃动等情况。
S2、获取异形体装配件图像的两个Blob的重心G1、G2当前的坐标：G1(x1,y1)、G2(x2,y2)。
Blob的重心坐标由图像处理模块实现，在图像处理模块中，建立有坐标轴（X轴和Y轴），异形体装配件图像中的每个Blob的重心在坐标轴中都具有一个坐标，根据坐标定位Blob的重心的具体位置。
S3、计算出G1、G2连线与坐标轴X轴的夹角A。
该夹角A按以下公式（1）计算获得：
A=atan((y1-y2)/(x1-x2)) （1）
通过角度运算模块，根据上述（1）式，将G1、G2连线与坐标轴X轴的夹角A计算出来。
S4、通过用于与异形体装配件装配的装配孔的图像确定装配孔图像的两个Blob的重心G1＇、G2＇，并获取该装配孔图像两个Blob的重心G1＇、G2＇的坐标G1＇(x1＇,y1＇)、G2＇(x2＇,y2＇)。装配孔用于异形体装配件的装配，其形状一般与异形体装配件一致，装配孔图像中的Blob的重心在该装配孔图像的位置关系与异形体装配件图像中的对应的Blob的重心在异形体装配件图像的位置关系一致。
S5、计算出G1＇、G2＇连线与坐标轴Ｘ之间的夹角A＇。
该夹角A＇按以下公式（2）计算获得：
A＇=atan((y1＇-y2＇)/(x1＇-x2＇)) （2）。
同样，该步骤S4、S5可由图像预处理模块、图像处理模块及角度运算模块实现。其中，步骤S4、S5和步骤S1-S3之间并无前后顺序要求，该步骤S4、S5可在步骤S1-S3之后进行，也可之前或同时进行。
S6、根据所得到的夹角A和A＇，求出夹角A和A＇之间的夹角差dA，获得异形体装配件装配到装配孔中所需调节的装配角度。
在角度运算模块中，将得到的夹角A和A＇进行比较，得出夹角A和A＇之间的夹角差dA。
S7、根据夹角差dA调节异形体装配件的装配角度。
S8、将异形体装配件装配到装配孔中，完成装配。
其中，步骤S6中所获得夹角差dA的数值可在-180度到180度之间，当夹角差dA为0时，说明当前异形体装配件和装配孔之间的位置是正相对的，异形体装配件不需转动调节装配角度即可直接装入到装配孔中。而正负值的夹角差，则表示在两个相反方向上的转动调节。异形体装配件的装配角度的调节和装配动作由装配模块实现，角度运算模块将处理结果生成相应指令发送到装配模块，装配模块根据接收到的指令执行相应动作。该装配模块可包括机械手。
为进一步提高异形体装配件与装配孔对中装配的精度，该方法中，在步骤S7、根据夹角差dA调节异形体装配件的装配角度后，还包括：
S7.1、通过调节装配角度后的异形体装配件的图像获取调节后异形体装配件图像的两个Blob的重心的坐标G1＇＇(x1＇＇,y1＇＇)、G2＇＇(x2＇＇,y2＇＇)；将G1＇＇(x1＇＇,y1＇＇)与G1＇(x1＇,y1＇)或G2＇＇与G2＇(x2＇,y2＇)进行比较。
若G1＇＇与G1＇、或G2＇＇与G2＇一致，则执行步骤S8、将异形体装配件按调节装配角度后的Blob的重心G1＇＇、G2＇＇的坐标装配到装配孔中。
若G1＇＇与G1＇之间或G2＇＇与G2＇之间有偏差，则修正偏差使G1＇＇与G1＇或G2＇＇与G2＇一致后，执行步骤S8、将异形体装配件按修正后的Blob的重心G1＇＇、G2＇＇的坐标装配到装配孔中。
优选地，将两个Blob中面积较大一个Blob的重心与装配孔图像对应的Blob的重心进行比较，这样可减少误差。若两个Blob的面积相当，则任取其中一个Blob的重心进行比较即可。
其中，图像处理模块将处理结果生成相应指令发送到装配模块，装配模块根据接收到的指令执行相应动作。处理结果如异形体装配件图像和装配孔图像的Blob的重心坐标分别在Ｘ轴和Ｙ轴上的对比结果，相应动作如根据对比结果在Ｘ轴、Ｙ轴上移动异形体装配件。
当然，为获得调节后异形体装配件的图像，步骤S7.1之前还包括步骤S7.0、采集调节装配角度后的异形体装配件的图像。
本发明一实施例的异形体装配件的对中装配装置，包括图像预处理模块20、图像处理模块30、角度运算模块40和装配模块50。该异形体装配件，主要是指其图像具有两个或以上Blob的异形体装配件。
其中，图像预处理模块20用于通过异形体装配件的图像确定异形体装配件图像的两个Blob的重心、以及通过用于与异形体装配件装配的装配孔的图像确定装配孔图像的两个Blob的重心。装配孔用于异形体装配件的装配，其形状一般与异形体装配件一致，装配孔图像中的Blob的重心在该装配孔图像的位置关系与异形体装配件图像中的Blob的重心在异形体装配件图像的位置关系一致。图像处理模块30用于获取异形体装配件图像的两个Blob的重心当前的坐标：G1(x1,y1)、G2(x2,y2)，以及获取装配孔图像的两个Blob的重心的坐标G1＇(x1＇,y1＇)、G2＇(x2＇,y2＇)。角度运算模块40用于计算出G1、G2连线与坐标轴X轴的夹角A、以及计算出G1＇、G2＇连线与坐标轴Ｘ之间的夹角A＇，并根据所得到的夹角A和A＇，求出夹角A和A＇之间的夹角差dA。装配模块50用于根据夹角差dA调节异形体装配件的装配角度后，将异形体装配件装配到装配孔中。在本实施例中，角度运算模块40可将处理结果（如夹角差dA）生成相应指令发送到装配模块50，装配模块50根据接收到的指令执行相应动作。
装配模块50可包括机械手，通过机械手夹住异形体装配件对装配件进行角度调节或装配等。该装置中还包括有图像采集模块10，用于采集异形体装配件的图像、以及采集用于与异形体装配件装配的装配孔的图像。所述图像采集模块10可包括照相机或摄像机。
图像采集模块10还用于采集调节装配角度后异形体装配件的图像，并通过图像处理模块30获取其调节装配角度后的两个Blob的重心的坐标。对此，图像处理模块30还用于通过调节装配角度后的异形体装配件的图像获取调节后异形体装配件图像的两个Blob的重心的坐标：G1＇＇(x1＇＇,y1＇＇)、G2＇＇(x2＇＇,y2＇＇)，并将G1＇＇或G2＇＇与装配孔图像两个Blob的重心的坐标：G1＇(x1＇,y1＇)或G2＇(x2＇,y2＇)进行比较，所述的比较是将x1＇＇和x1＇、y1＇＇和y1＇，或x2＇＇和x2＇、及y2＇＇和y2＇之间进行比较。
当G1＇＇与G1＇之间或G2＇＇与G2＇之间一致时，异形体装配件不需再进行X轴、Y轴上的调节，则通过装配模块50直接将异形体装配件装配到装配孔中，以完成对中装配。当G1＇＇与G1＇之间、或G2＇＇与G2＇之间有偏差时，装配模块50还用于根据偏差移动异形体装配件进行修正，以使得G1＇＇与G1＇之间或G2＇＇与G2＇之间一致，然后装配模块50将异形体装配件按修正后的Blob的重心G1＇＇、G2＇＇的坐标装配到装配孔中，以完成对中装配。
其中，图像处理模块30将处理结果，如异形体装配件图像和装配孔图像的Blob重心坐标分别在Ｘ轴和Ｙ轴上的对比结果生成相应指令发送到装配模块50，装配模块50根据接收到的指令执行相应动作，即根据对比结果在Ｘ轴、Ｙ轴上移动异形体装配件。
本发明适用于其图像具有至少两个Blob的异形体装配件的装配，特别适用于装配件包括两个或以上的分离的单元件的装配，例如包括具有缺口的苹果形状单元件和分离位于该苹果形状单元件上的叶子形状单元件的装配件的装配，在该装配件的图像中，具有缺口的苹果形状单元件图像为一Blob，叶子形状单元件的图像则为另一个Blob，分别确定该两个Blob中的重心，即可根据本发明中流程与对应的装配孔进行对中装配。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改、组合和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种异形体装配件的对中装配方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、通过异形体装配件的图像确定所述异形体装配件图像的两个Blob的重心G1、G2；
所述异形体装配件为其图像具有两个或以上Blob的异形体装配件，对于具有多个Blob的异形体装配件图像，任取其中两个Blob；
S2、获取所述异形体装配件图像的两个所述Blob的重心当前的坐标：G1(x1,y1)、G2(x2,y2)；
S3、计算出G1、G2连线与坐标轴X轴的夹角A；
S4、通过用于与所述异形体装配件装配的装配孔的图像确定所述装配孔图像的两个Blob的重心G1＇、G2＇，并获取所述装配孔图像的两个所述Blob的重心的坐标G1＇(x1＇,y1＇)、G2＇(x2＇,y2＇),所述装配孔用于所述异形体装配件的装配，其形状与所述异形体装配件一致，所述装配孔图像中的Blob的重心在所述装配孔图像的位置关系与所述异形体装配件图像中的对应的Blob的重心在所述异形体装配件图像的位置关系一致；
S5、计算出G1＇、G2＇连线与坐标轴X之间的夹角A＇；
S6、根据所得到的夹角A和A＇，求出夹角A和A＇之间的夹角差dA，获得所述异形体装配件装配到所述装配孔中所需调节的装配角度；
S7、根据夹角差dA调节所述异形体装配件的装配角度；
S8、将所述异形体装配件装配到所述装配孔中。
2.根据权利要求1所述的异形体装配件的对中装配方法，其特征在于，所述步骤S7还包括：
S7.1、通过调节装配角度后的所述异形体装配件的图像获取调节装配角度后所述异形体装配件图像的两个所述Blob的重心的坐标：G1＇＇(x1＇＇,y1＇＇)、G2＇＇(x2＇＇,y2＇＇)；将G1＇＇(x1＇＇,y1＇＇)与所述G1＇(x1＇,y1＇)、或G2＇＇(x2＇＇,y2＇＇)与所述G2＇(x2＇,y2＇)进行比较；
若所述G1＇＇与G1＇或G2＇＇与G2＇一致，则执行所述步骤S8、将所述异形体装配件按调节装配角度后的所述Blob的重心G1＇＇、G2＇＇的坐标装配到所述装配孔中；
若所述G1＇＇与G1＇之间或G2＇＇与G2＇之间有偏差，则修正偏差使G1＇＇与G1＇或G2＇＇与G2＇一致后，执行所述步骤S8、将所述异形体装配件按修正后的所述Blob的重心G1＇＇、G2＇＇的坐标装配到所述装配孔中。
3.根据权利要求1所述的异形体装配件的对中装配方法，其特征在于，所述夹角A按以下公式(1)计算获得：
A＝atan((y1-y2)/(x1-x2)) (1)；
所述夹角A＇按以下公式(2)计算获得：
A＇＝atan((y1＇-y2＇)/(x1＇-x2＇)) (2)。
4.根据权利要求1所述的异形体装配件的对中装配方法，其特征在于，所述步骤S1前还包括：
S0、采集异形体装配件的图像以及采集用于与所述异形体装配件装配的装配孔的图像。
5.根据权利要求2所述的异形体装配件的对中装配方法，其特征在于，所述步骤S7.1前还包括：
S7.0、采集调节装配角度后的所述异形体装配件的图像。
6.一种异形体装配件的对中装配装置，其特征在于，包括：
图像预处理模块，用于通过异形体装配件的图像确定所述异形体装配件图像的两个Blob的重心G1、G2、以及通过用于与所述异形体装配件装配的装配孔的图像确定所述装配孔图像的两个Blob的重心G1＇、G2＇，所述异形体装配件为其图像具有两个或以上Blob的异形体装配件，对于具有多个Blob的异形体装配件图像，任取其中两个Blob；
图像处理模块，用于获取所述异形体装配件图像的两个所述Blob的重心G1、G2当前的坐标：G1(x1,y1)、G2(x2,y2)，以及获取所述装配孔图像的两个所述Blob的重心的坐标G1＇(x1＇,y1＇)、G2＇(x2＇,y2＇)，所述装配孔用于所述异形体装配件的装配，其形状与所述异形体装配件一致，所述装配孔图像中的Blob的重心在所述装配孔图像的位置关系与所述异形体装配件图像中的对应的Blob的重心在所述异形体装配件图像的位置关系一致；
角度运算模块，用于计算出G1、G2连线与坐标轴X轴的夹角A、以及计算出G1＇、G2＇连线与坐标轴X之间的夹角A＇，并根据所得到的夹角A和A＇，求出夹角A和A＇之间的夹角差dA；
装配模块，用于根据夹角差dA调节所述异形体装配件的装配角度后，将所述异形体装配件装配到所述装配孔中。
7.根据权利要求6所述的异形体装配件的对中装配装置，其特征在于，还包括图像采集模块，用于采集异形体装配件的图像、以及采集用于与所述异形体装配件装配的装配孔的图像。
8.根据权利要求7所述的异形体装配件的对中装配装置，其特征在于，所述图像采集模块包括照相机或摄像机。
9.根据权利要求6所述的异形体装配件的对中装配装置，其特征在于，所述图像处理模块，还用于通过调节装配角度后的所述异形体装配件的图像获取调节装配角度后所述异形体装配件图像的两个所述Blob的重心的坐标G1＇＇(x1＇＇,y1＇＇)、G2＇＇(x2＇＇,y2＇＇)，并将G1＇＇(x1＇＇,y1＇＇)与所述G1＇(x1＇,y1＇)、或G2＇＇(x2＇＇,y2＇＇)与所述G2＇(x2＇,y2＇)进行比较；
所述装配模块，还用于若所述G1＇＇与G1＇之间或G2＇＇与G2＇之间有偏差，则修正偏差使G1＇＇与G1＇或G2＇＇与G2＇一致后，将所述异形体装配件按修正后的所述Blob的重心G1＇＇、G2＇＇的坐标装配到所述装配孔中。
10.根据权利要求6所述的异形体装配件的对中装配装置，其特征在于，所述装配模块包括机械手。
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