CN105729477B - 基于视觉定位的老化流水线灯管自动放置方法及系统 - Google Patents
基于视觉定位的老化流水线灯管自动放置方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于视觉定位的老化流水线灯管自动放置方法及系统。其方法为：在流水线上的老化灯座抵达指定放置区域时，通过机械手将其抓取的灯管放入位于指定放置区域的老化灯座，并在放置灯管前，先在设定的初始位置，拍摄指定放置区域的图像，通过将实时拍摄的图像与标定图像进行比对运算，并根据对比运算的结果，校正机械手的位姿。本发明通过在每次放置时，基于视觉定位实时校正机械手的位姿，克服由于流水线的移动带来的老化灯座的位置偏差，从而避免造成灯管针脚或者灯管管体的损坏的问题，并减少了人力成本的投入。
Description
技术领域
本发明涉及流水线自动化领域，特别涉及一种基于视觉定位的老化流水线灯管自动放置方法及系统。
背景技术
在灯管制造行业，灯管出厂之前必须对灯管进行老化，使灯管达到最佳性能。普遍的灯管制造厂采用的老化流水线，在老化流水线上设置限位结构，当灯座随流水线移动时，限位结构先将灯座限定在设定位置，然后再通过机械手来抓取和放置灯管，抓取和放置灯管的过程都是由机械手执行设定动作指令完成的。其中，抓取的过程，由于灯管的位置已经限定在灯座，而且机械手抓取的位置是位于灯管管体，沿灯管管体出现的细小偏差，竖直向上的抓取运动影响不大，而对于放置过程，由于机械手抓取灯管后，只能通过机械手的运动来调节，在流水线上的限位机构有可能出现偏差，若机械手仍执行设定动作指令，竖直向下放置灯管，容易出现灯管两端的针脚无法准确地卡入灯座，损坏针脚，更严重的无法卡入灯座，使灯管损坏。
发明内容
本发明的目的在于：解决现有老化流水线，机械手自动放置灯管时，由于限位结构的误差，有可能造成老化灯座出现偏差，造成灯管针脚或者灯管管体的损坏的问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供一种基于视觉定位的老化流水线灯管自动放置方法，用于在流水线上的老化灯座抵达指定放置区域时，通过机械手将其抓取的灯管放入位于指定放置区域的所述老化灯座，其特征在于，包括，
所述机械手从指定的抓取位置抓取灯管后，移动至位于指定放置区域上方设定的初始位置，并使所抓取的灯管与所述流水线所在平面相平行；
在设定的初始位置，所述机械手上设置的摄像单元拍摄指定放置区域的图像后，将当前拍摄的图像与标定图像进行对比运算，并根据对比运算结果，校正所述机械手的位姿；
所述机械手位姿调整完成后，朝指定放置区域内的所述老化灯座做直线运动，并在所述机械手抵达设定的终点位置时，所述机械手放下灯管。
根据一种具体的实施方式，拍摄所述指定放置区域的图像后，对当前拍摄的图像进行特征参数提取，并将当前拍摄的图像与所述标定图像的特征参数进行对比运算，获得位姿修正参数；其中，所述位姿修正参数包括坐标偏移量和角度偏移量。
根据一种具体的实施方式，校正所述机械手的位姿时，根据所述坐标偏移量与所述角度偏移量，校正所述机械手的空间位置与旋转角度。
根据一种具体的实施方式，所述机械手位姿调整完成后，再次拍摄指定放置区域的图像，并将再次拍摄的图像与标定图像进行对比运算，验证所述机械手的位姿校正结果。
根据一种具体的实施方式，若所述位姿校正结果不超过容许误差范围，则所述机械手执行后续工作，否则，所述机械手回到设定的初始位置，重新拍摄指定放置区域的图像，并根据重新拍摄的图像，重新校正所述机械手的位姿。
基于同一发明构思，本发明还提供一种用于实施本发明基于视觉定位的老化流水线灯管自动放置方法的系统，包括机械手、控制模块、摄像单元和视觉定位模块；其中，
所述机械手，用于从指定的抓取位置抓取灯管，以及将抓取的灯管放入位于指定放置区域的所述老化灯座；
所述控制模块，用于控制所机械手的位姿及所述机械手的空间位置；
所述摄像单元，用于在设定的初始位置，拍摄指定放置区域的图像，并将所述图像传输至所述视觉定位模块；
所述视觉定位模块，用于将所述摄像单元实时拍摄的图像与标定图像进行对比运算，并输出对比运算结果至所述控制模块，以使所述控制模块校正所述机械手的位姿。
根据一种具体的实施方式，所述视觉定位模块包括图像处理单元和运算单元；其中，
所述图像处理单元，用于对所述摄像单元实时拍摄的图像进行特征参数提取，并输出至所述运算单元；
所述运算单元，用于将所述摄像单元实时拍摄的图像与所述标定图像的特征参数进行对比运算，获得位姿修正参数；其中，所述位姿修正参数包括坐标偏移量和角度偏移量。
根据一种具体的实施方式，所述控制模块，根据所述坐标偏移量与所述角度偏移量，校正所述机械手的空间位置与旋转角度。
根据一种具体的实施方式，所述视觉定位模块还包括位姿校正验证单元；并且所述位姿校正验证单元，用于在所述机械手位姿调整完成后，验证所述机械手的位姿校正结果；其中，若所述位姿校正结果不超过容许误差范围，输出第一使能信号，使所述控制模块控制所述机械手执行后续工作，否则，输出第二使能信号，使所述控制模块控制所述机械手回到设定的初始位置和使所述摄像单元重新拍摄指定放置区域的图像，并重新校正所述机械手的位姿。
根据一种具体的实施方式，所述机械手具有夹持所述灯管的夹具，并且所述机械手为六轴机械手。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明在流水线上的老化灯座抵达指定放置区域时，通过机械手将其抓取的灯管放入位于指定放置区域的老化灯座，并在放置灯管前，先在设定的初始位置，拍摄指定放置区域的图像，通过将实时拍摄的图像与标定图像进行比对运算，并根据对比运算的结果，校正机械手的位姿。本发明通过在每次放置时，基于视觉定位实时校正机械手的位姿，克服由于流水线的移动带来的老化灯座的位置偏差，从而避免造成灯管针脚或者灯管管体的损坏的问题。
附图说明
图1是灯管老化流水线的示意图；
图2是本发明方法的流程示意图；
图3是本发明方法的实施例流程示意图；
图4是本发明系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
结合图1所示的灯管老化流水线的示意图；其中，老化灯座等间距地设在在流水线上，老化灯座上的两端设置有与灯管电气连接的连接端头，每当机械手将灯管放置到当前的老化灯座后，流水线的控制系统便获取一个触发信号，并相应地控制流水线将下一个空置的老化灯座推送至指定放置区域。放入老化灯座的灯管通电工作开始老化，当灯管老化完成后，由位于后端的抓取机械手从老化灯座中取出。
结合图2所示的本发明方法的流程示意图；其中，本发明基于视觉定位的老化流水线灯管自动放置方法，用于将灯管放入流水线上的老化灯座上，当在流水线上的老化灯座抵达指定放置区域时，通过机械手将其抓取的灯管放入位于指定放置区域的老化灯座。
其中，机械手从指定的抓取位置抓取灯管后，移动至位于指定放置区域上方设定的初始位置，并使所抓取的灯管与流水线所在平面相平行。
在设定的初始位置，机械手上设置的摄像单元拍摄指定放置区域的图像后，将当前拍摄的图像与标定图像进行对比运算，并根据对比运算结果，校正机械手的位姿。
机械手位姿调整完成后，朝指定放置区域内的老化灯座做直线运动，并在机械手抵达设定的终点位置时，机械手放下灯管。
本发明中，摄像单元拍摄的指定放置区域的图像和标定图片是具有同一规定尺寸，并且在摄像单元的分辨率允许的条件下，尺寸越大越好。
在机械手最初调试时，使机械手执行放置的动作指令，并在抵达设定的终点位置，机械手不放下灯管。操作人员根据化灯座的位置和方向，调整灯管针脚的位置和灯管管体的方向，并在调整好后，竖直向上运动并回到距离流水线的某一高度，将此位置设定为初始位置，然后在该位置出拍摄标定图片，并以拍摄的标定图片为准，重复验证当前标定图片是否准确，若出现偏差，则按照上述方式，重新设定标定图片。
具体的，拍摄指定放置区域的图像后，对当前拍摄的图像进行特征参数提取，并将当前拍摄的图像与标定图像的特征参数进行对比运算，获得位姿修正参数；其中，位姿修正参数包括坐标偏移量和角度偏移量。
在实施时，拍摄的指定放置区域的图像内包含老化灯座上用于卡入灯管针脚的连接端头，并以连接端头在规定尺寸的图片中的位置作为对比的特征，通过比对标定图片与实时拍摄的图片中连接端头的位置和角度偏差，并将连接端头在图片中的位置和角度偏差转换为机械手所需的位姿修正参数，即机械手所需要校正的坐标偏移量和角度偏移量。
其中，在校正机械手的位姿时，根据坐标偏移量与角度偏移量，校正机械手的空间位置与旋转角度。
结合图3所示的本发明方法的实施例流程示意图；其中，本发明方法还包括：机械手位姿调整完成后，再次拍摄指定放置区域的图像，并将再次拍摄的图像与标定图像进行对比运算，验证机械手的位姿校正结果。
具体的，若位姿校正结果不超过容许误差范围，则机械手执行后续工作，否则，机械手回到设定的初始位置，重新拍摄指定放置区域的图像，并根据重新拍摄的图像，重新校正机械手的位姿。
基于同一发明构思，本发明还提供一种用于实施本发明基于视觉定位的老化流水线灯管自动放置方法的系统。
结合图4所示的本发明系统的结构示意图；其中，本发明基于视觉定位的老化流水线灯管自动放置系统包括机械手、控制模块、摄像单元和视觉定位模块。
其中，机械手，用于从指定的抓取位置抓取灯管，以及将抓取的灯管放入位于指定放置区域的老化灯座。
控制模块，用于控制所机械手的位姿及机械手的空间位置。
摄像单元，用于在设定的初始位置，拍摄指定放置区域的图像，并将图像传输至视觉定位模块。
视觉定位模块，用于将摄像单元实时拍摄的图像与标定图像进行对比运算，并输出对比运算结果至控制模块，以使控制模块校正机械手的位姿。
具体的，视觉定位模块包括图像处理单元和运算单元。其中，图像处理单元，用于对摄像单元实时拍摄的图像进行特征参数提取，并输出至运算单元。运算单元，用于将摄像单元实时拍摄的图像与标定图像的特征参数进行对比运算，获得位姿修正参数；其中，位姿修正参数包括坐标偏移量和角度偏移量。
在实施时，控制模块，根据坐标偏移量与角度偏移量，校正机械手的空间位置与旋转角度。
本发明中，视觉定位模块还包括位姿校正验证单元；并且位姿校正验证单元，用于在机械手位姿调整完成后，验证机械手的位姿校正结果；其中，若位姿校正结果不超过容许误差范围，输出第一使能信号，使控制模块控制机械手执行后续工作，否则，输出第二使能信号，使控制模块控制机械手回到设定的初始位置和使摄像单元重新拍摄指定放置区域的图像，并重新校正机械手的位姿。
本发明中采用的机械手具有夹持灯管的夹具，并且机械手为六轴机械手。
上面结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。
Claims (10)
1.一种基于视觉定位的老化流水线灯管自动放置方法，用于在流水线上的老化灯座抵达指定放置区域时，通过机械手将其抓取的灯管放入位于指定放置区域的所述老化灯座，其特征在于，包括，
所述机械手从指定的抓取位置抓取灯管后，移动至位于指定放置区域上方设定的初始位置，并使所抓取的灯管与所述流水线所在平面相平行；
在设定的初始位置，所述机械手上设置的摄像单元拍摄指定放置区域的图像后，将当前拍摄的图像与标定图像进行对比运算，并根据对比运算结果，校正所述机械手的位姿；
所述机械手位姿调整完成后，朝指定放置区域内的所述老化灯座做直线运动，并在所述机械手抵达设定的终点位置时，所述机械手放下灯管。
2.如权利要求1所述的基于视觉定位的老化流水线灯管自动放置方法，其特征在于，拍摄所述指定放置区域的图像后，对当前拍摄的图像进行特征参数提取，并将当前拍摄的图像与所述标定图像的特征参数进行对比运算，获得位姿修正参数；其中，所述位姿修正参数包括坐标偏移量和角度偏移量。
3.如权利要求2所述的基于视觉定位的老化流水线灯管自动放置方法，其特征在于，校正所述机械手的位姿时，根据所述坐标偏移量与所述角度偏移量，校正所述机械手的空间位置与旋转角度。
4.如权利要求1所述的基于视觉定位的老化流水线灯管自动放置方法，其特征在于，所述机械手位姿调整完成后，再次拍摄指定放置区域的图像，并将再次拍摄的图像与标定图像进行对比运算，验证所述机械手的位姿校正结果。
5.如权利要求4所述的基于视觉定位的老化流水线灯管自动放置方法，其特征在于，若所述位姿校正结果不超过容许误差范围，则所述机械手执行后续工作，否则，所述机械手回到设定的初始位置，重新拍摄指定放置区域的图像，并根据重新拍摄的图像，重新校正所述机械手的位姿。
6.一种用于实施如权利要求1所述的基于视觉定位的老化流水线灯管自动放置方法的系统，包括机械手、控制模块、摄像单元和视觉定位模块；其中，
所述机械手，用于从指定的抓取位置抓取灯管，以及将抓取的灯管放入位于指定放置区域的所述老化灯座；
所述控制模块，用于控制所机械手的位姿及所述机械手的空间位置；
所述摄像单元，用于在设定的初始位置，拍摄指定放置区域的图像，并将所述图像传输至所述视觉定位模块；
所述视觉定位模块，用于将所述摄像单元实时拍摄的图像与标定图像进行对比运算，并输出对比运算结果至所述控制模块，以使所述控制模块校正所述机械手的位姿。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述视觉定位模块包括图像处理单元和运算单元；其中，
所述图像处理单元，用于对所述摄像单元实时拍摄的图像进行特征参数提取，并输出至所述运算单元；
所述运算单元，用于将所述摄像单元实时拍摄的图像与所述标定图像的特征参数进行对比运算，获得位姿修正参数；其中，所述位姿修正参数包括坐标偏移量和角度偏移量。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制模块，根据所述坐标偏移量与所述角度偏移量，校正所述机械手的空间位置与旋转角度。
9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述视觉定位模块还包括位姿校正验证单元；并且所述位姿校正验证单元，用于在所述机械手位姿调整完成后，验证所述机械手的位姿校正结果；其中，若所述位姿校正结果不超过容许误差范围，输出第一使能信号，使所述控制模块控制所述机械手执行后续工作，否则，输出第二使能信号，使所述控制模块控制所述机械手回到设定的初始位置和使所述摄像单元重新拍摄指定放置区域的图像，并重新校正所述机械手的位姿。
10.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述机械手具有夹持所述灯管的夹具，并且所述机械手为六轴机械手。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |