CN105599241B - 基于图像识别技术的机械手自动对准方法及装置 - Google Patents

基于图像识别技术的机械手自动对准方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于图像识别技术的机械手自动对准方法及装置，所述自动对准方法包括预先建立一个机械手相对于定模方向的预定区域的XY坐标系；获取机械手相对于预定区域内的XY坐标；在每一模具的定模上朝向动模的一面的中心位置标注一标记；当定模安装成功后，采集位于预定区域内的定模图像；从采集到的图像中分析所述标记相对于预定区域内的XY坐标；根据分析得到的标记相对于XY坐标系中的坐标调节机械手对应于所述标记所在的XY坐标位置，以使得所述机械手与该标记对准。对准装置包括坐标系建立模块、机械手坐标获取模块、图像采集模块、分析模块以及机械手调节模块。本方法及装置能够增加工作人员调节机械手的工作效率以及增加人身安全。

Description

基于图像识别技术的机械手自动对准方法及装置
技术领域
本发明涉及注塑机机械手调节领域，特别涉及一种基于图像识别技术的机械手自动对准方法及装置。
背景技术
注塑机主要包括注塑模具和机械手，注塑模具根据待加工的加工件的形状进行设计，注塑模具包括动模和定模，当动模打开后，机械手从中取出加工成形的加工件。为了使机械手能够在每一次更换后的模具中取出加工件，需要在每一次模具更换后，重新根据更换后的模具位置、形状大小等再次调节机械手的抓取位置（即抓取坐标）。传统技术中，需要工作人员站立于动模和定模之间，通过操控手柄逐步移动机械手，从而将机械手抱具移动至能够成功抓取到更换后的模具加工的产品的位置，这个过程非常长，需要反复试验机械手抱具所在的位置是否能够与模具上能够抓取到加工件的位置相对应，因此工作人员需要不停的按下操控手柄上相关的按键以控制机械手进行相应的移动，工作效率较低，并且注塑设备的模具设备体积一般较大，工作人员站立在模具之间存在较大风险。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供了一种能够增加工作人员调节机械手的抓取坐标的工作效率、增加工作人员人身安全的基于图像识别技术的机械手自动对准方法及装置
为解决上述技术问题，本发明采取的一个技术方案是：提供一种基于图像识别技术的机械手自动对准方法，包括以下步骤：
预先建立一个机械手相对于定模方向的预定区域的XY坐标系；
获取机械手相对于预定区域内的XY坐标；
在每一模具的定模上朝向动模的一面的中心位置标注一标记；
当定模安装成功后，采集位于预定区域内的定模图像；
从采集到的图像中分析所述标记相对于预定区域内的XY坐标；
根据分析得到的标记相对于XY坐标系中的XY坐标生成机械手至该标记的XY坐标的X方向位移参数以及Y方向位移参数，从而根据该X方向位移参数和Y方向位移参数调节机械手X方向和Y方向的移动，以使得移动后的机械手能够与标记对准。
进一步的，还包括：
在使机械手与所述标记对准后，从动模的运动行程方向上调节机械手的位置，以使得机械手在模具打开后能够成功抓取到该模具加工成形的加工件。
为解决上述技术问题，本发明采取的另一个技术方案是：提供一种基于图像识别技术的机械手自动对准装置，包括：
坐标系建立模块，用于建立机械手相对于定模方向的预定区域的坐标系；
机械手坐标获取模块，用于获取机械手相对于预定区域的XY坐标；
图像采集模块，用于在当定模安装成功后，采集位于预定区域内的定模图像，其中，每一定模朝向注塑机的一面的中心位置均被标注有一标记；
分析模块，用于根据图像采集模块采集到预定区域内的图像，分析图像中的标记所在的XY坐标；
机械手调节模块，用于根据分析到的标记相对于XY坐标系中的XY坐标生成机械手至该标记的XY坐标的X方向位移参数以及Y方向位移参数，从而根据该X方向位移参数和Y方向位移参数调节机械手X方向和Y方向的移动，以使得移动后的机械手能够与标记对准。
进一步的，所述机械手调节模块还用于在使机械手与所述标记对准后，从动模的运动行程方向上调节机械手的抓取部位的位置，以使得机械手在模具打开后能够成功抓取到该模具加工成形的加工件。
本发明的基于图像识别技术的机械手自动对准方法及装置，仅需要在预先在每一定模上标记中心位置，然后通过预先建立的机械手的XY坐标系，确定定模的中心位置所在的坐标系中的XY坐标，根据该XY坐标自动驱动机械手进行上、下、前、后、左、右移动，最终使机械手与标记对准。只要中心点对准后，工作人员仅需要调节动模行程方向上的位移，该操作非常简单，仅需要一直按下操控手柄上的关于该方向的驱动键即可，不必考虑其它方向的调节。不必在各个方向反复进行调节，节约了工作人员调节机械手的时间，本方案中，能够节省至少60%的调节时间，增加了工作效率。在每一次更换模具后，工作人员无需站立在定模和注塑机之间对机械手进行调节以使机械手根据新的模具的大小、位置进行对准，排除了相关的安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明基于图像识别技术的机械手自动对准方法一实施例的流程图。
图2是本发明基于图像识别技术的机械手自动对准方法一实施例的方框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，图1是本发明基于图像识别技术的机械手自动对准方法一实施例的流程图。本实施尩的基于图像识别技术的机械手自动对准方法，包括以下步骤：
S101、预先建立一个机械手相对于定模方向的预定区域的XY坐标系；
本实施例中，需要在注塑机上或者附近安装于个图像采集装置，用于朝向定模的方向采用机械手的图像，该视角同时能够采集到机械手以及模具，该图像采集到的范围即是指所述预定区域。由于该图像采集装置的位置固定不变，焦距固定不变，因此，它每次采集到的图像的区域均相同。本步骤仅需要在本方案的最初采集一次，用于根据该图像建立XY坐标系以及机械手相对于XY坐标系的坐标，在后续工作中，仅在每一次更换定模后以相同的视角和范围采集具有定模的图像，以处理定模相对于该区域中的XY坐标系的XY坐标。
本步骤中的机械手是指机械手能够抓取到模具加工成形的产品的抓取部分，即机械手抱具。
本步骤中，根据采集到的内含有机械手的预定区域的图像建立XY坐标系，可以通过现有的任何一种图像处理方法进行建立。
S102、获取机械手相对于预定区域内的XY坐标；
当据采集到的内含有机械手的预定区域的图像建立XY坐标系后，由于预定区域的图像内含有机械手以及机械手的位于该预定区域内的图像的具体位置，通过它和坐标系的对应关系，能够得到机械手位于该坐标系内的XY坐标参数。
S103、在每一模具的定模上朝向动模的一面的中心位置标注一标记；
该标记可以是现有的任何一种标记，例如颜色鲜艳的圆点标记等等，标记颜色与模具的颜色相差越大，后续处理中越便于识别标记。
S104、当定模安装成功后，采集位于预定区域内的定模图像；
本步骤中，采用上述图像采集装置再次采集相同区域的图像，本次图像内含有更换后的定模的图像、位于定模上的标记的图像以及机械手的图像。
S105、从采集到的图像中分析所述标记相对于预定区域内的XY坐标；
由于在此前的步骤中已得到XY坐标系以及机械手位于该坐标系的XY坐标，在此步骤中，即可得到机械手的XY坐标，标记的坐标。
S106、根据分析得到的标记相对于XY坐标系中的XY坐标生成机械手至该标记的XY坐标的X方向位移参数以及Y方向位移参数，从而根据该X方向位移参数和Y方向位移参数调节机械手X方向和Y方向的移动，以使得移动后的机械手能够与标记对准。
分析机械手的坐标至标记的坐标对应于实际环境中的X方向位移参数和Y方向位移参数（可理解的，实际环境中的X方向距离和Y方向距离与图像中呈正比的，可以通过实验或者相应的解算方法获得），将该X方向位移参数和Y方向位移参数作为控制机械手进行X方向和Y方向移动的控制参数。根据X方向的位移参数和Y方向的位移参数即可控制机械手在定模相对于动模的一面的中心点相重合。
本实施例中，还包括：
S107、在使机械手与所述标记对准后；从动模的运动行程方向上调节机械手的位置，以使得机械手在模具打开后能够成功抓取到该模具加工成形的加工件。
所述动模行程方向上的机械手位置调解可通过操控手柄进行调节，还可通过与上述相似的方式获得动模行程方向的位移参数。
本发明实施方式，仅需要在预先在每一定模上标记中心位置，然后通过预先建立的机械手的XY坐标系，确定中心位置所在的坐标系中的XY坐标，根据该XY坐标自动驱动机械手进行上、下、前、后、左、右移动，最终使机械手与标记对准。只要中心点对准后，工作人员仅需要调节动模行程方向上的位移，该操作非常简单，仅需要一直按下操控手柄上的关于该方向的驱动键即可，不必考虑其它方向的调节。不必在各个方向反复进行调节，节约了工作人员调节机械手的时间，本方案中，能够节省至少60%的调节时间，增加了工作效率。在每一次更换模具后，工作人员无需站立在定模和注塑机之间对机械手进行调节以使机械手根据新的模具的大小、位置进行对准，排除了相关的安全隐患。
请参见图2，图2是本发明基于图像识别技术的机械手自动对准装置的实例的方框图。本实施例的基于图像识别技术的机械手自动对准装置包括：
坐标系建立模块，用于建立机械手相对于定模方向的预定区域的坐标系；
本实施例中，需要在注塑机上或者附近安装于个图像采集装置，用于朝向定模的方向采用机械手的图像，该视角同时能够采集到机械手以及模具，该图像采集到的范围即是指所述预定区域。由于该图像采集装置的位置固定不变，焦距固定不变，因此，它每次采集到的图像的区域均相同。本步骤仅需要在本方案的最初采集一次，用于根据该图像建立XY坐标系以及机械手相对于XY坐标系的坐标，在后续工作中，仅在每一次更换定模后以相同的视角和范围采集具有定模的图像，以处理定模相对于该区域中的XY坐标系的XY坐标。所述机械手是指机械手能够抓取到模具加工成形的产品的抓取部分，即机械手抱具。根据采集到的内含有机械手的预定区域的图像建立XY坐标系，可以通过现有的任何一种图像处理方法进行建立。
机械手坐标获取模块，用于获取机械手相对于预定区域的XY坐标；
当据采集到的内含有机械手的预定区域的图像建立XY坐标系后，由于预定区域的图像内含有机械手以及机械手的位于该预定区域内的图像的具体位置，通过它和坐标系的对应关系，能够得到机械手位于该坐标系内的XY坐标参数。
图像采集模块，用于在当定模安装成功后，采集位于预定区域内的定模图像，其中，每一定模朝向注塑机的一面的中心位置均被标注有一标记；
该标记可以是现有的任何一种标记，例如颜色鲜艳的圆点标记等等，标记颜色与模具的颜色相差越大，后续处理中越便于识别标记。采用上述图像采集装置再次采集相同区域的图像，本次图像内含有更换后的定模的图像、位于定模上的标记的图像以及机械手的图像。
分析模块，用于根据图像采集模块采集到预定区域内的图像，分析图像中的标记所在的XY坐标；
由于在此前的步骤中已得到XY坐标系以及机械手位于该坐标系的XY坐标，在此步骤中，即可得到机械手的XY坐标，标记的坐标。分析机械手的坐标至标记的坐标对应于实际环境中的X方向位移参数和Y方向位移参数（可理解的，实际环境中的X方向距离和Y方向距离与图像中呈正比的，可以通过实验或者相应的解算方法获得），将该X方向位移参数和Y方向位移参数作为控制机械手进行X方向和Y方向移动的控制参数。
机械手调节模块，用于根据分析到的标记相对于XY坐标系中的坐标调节机械手对应于所述标记所在的XY坐标的位置，以使得所述机械手与所述标记对准。
所述机械手调节模块，还用于在使机械手与所述标记对准后，从动模的运动行程方向上调节机械手的抓取部位的位置，以使得机械手在模具打开后能够成功抓取到该模具加工成形的加工件。
所述机械手调节模块根据X方向的位移参数和Y方向的位移参数即可控制机械手在定模相对于动模的一面的中心点相重合。在动模移动行程方向的位移参数可以采用多种方式得到。
本实施例中，所述机械手调节模块，还用于在使机械手与所述标记对准后，从动模的运动行程方向上调节机械手的位置，以使得机械手在模具打开后能够成功抓取到该模具加工成形的加工件。
工作人员可通过按下操控手柄上的相关调节或驱动按键驱动机械手在动模行程方向的位置，从而使机械手能够在模具打开后能够成功抓取到该模具加工成形的加工件。
本发明实施方式，仅需要在预先在每一定模上标记中心位置，然后通过预先建立的机械手的XY坐标系，确定中心位置所在的坐标系中的XY坐标，驱动机械手进行上、下、前、后、左、右移动，最终使机械手与标记对准。在每一次更换模具后，工作人员无需站立在定模和注塑机之间对机械手进行调节以使机械手根据新的模具的大小、位置进行对准，排除了相关的安全隐患。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结果或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于图像识别技术的机械手自动对准方法，其特征在于，包括以下步骤：
预先建立一个机械手相对于定模方向的预定区域的XY坐标系；其中，在注塑机上或者附近安装一个图像采集装置，能够同时采集到机械手以及模具，图像采集装置采集到的范围即是所述预定区域；
获取机械手相对于预定区域内的XY坐标；
在每一模具的定模上朝向动模的一面的中心位置标注一标记；
当定模安装成功后，采集位于预定区域内的定模图像；
从采集到的图像中分析所述标记相对于预定区域内的XY坐标；
根据分析得到的标记相对于XY坐标系中的XY坐标生成机械手至该标记的XY坐标的X方向位移参数以及Y方向位移参数，从而根据该X方向位移参数和Y方向位移参数调节机械手X方向和Y方向的移动，以使得移动后的机械手能够与标记对准。
2.如权利要求1所述的基于图像识别技术的机械手自动对准方法，其特征在于，还包括：
在使机械手与所述标记对准后，从动模的运动行程方向上调节机械手的位置，以使得机械手在模具打开后能够成功抓取到该模具加工成形的加工件。
3.一种基于图像识别技术的机械手自动对准装置，其特征在于，包括：
坐标系建立模块，用于建立机械手相对于定模方向的预定区域的坐标系；
机械手坐标获取模块，用于获取机械手相对于预定区域的XY坐标；
图像采集模块，用于在当定模安装成功后，采集位于预定区域内的定模图像，其中，每一定模朝向注塑机的一面的中心位置均被标注有一标记；其中，所述图像采集模块安装在注塑机上或者附近，能够同时采集到机械手以及模具，图像采集装置采集到的范围即是所述预定区域；
分析模块，用于根据图像采集模块采集到预定区域内的图像，分析图像中的标记所在的XY坐标；
机械手调节模块，用于根据分析到的标记相对于XY坐标系中的XY坐标生成机械手至该标记的XY坐标的X方向位移参数以及Y方向位移参数，从而根据该X方向位移参数和Y方向位移参数调节机械手X方向和Y方向的移动，以使得移动后的机械手能够与标记对准。
4.如权利要求3所述的基于图像识别技术的机械手自动对准装置，其特征在于：所述机械手调节模块，还用于在使机械手与所述标记对准后，从动模的运动行程方向上调节机械手的抓取部位的位置，以使得机械手在模具打开后能够成功抓取到该模具加工成形的加工件。
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