CN106853430A - 一种基于流水线的自动点胶跟踪方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于流水线的自动点胶方法及装置，该方法包括以下步骤：S1：通过一摄像头在拍摄处获取当前的图像信息，该图像信息包括工件类型和与工件对应的工件位置信息；S2：根据模板匹配算法将获取到当前的图像信息与一工件模板进行特征匹配以得到相对应的工件中心点和旋转角度；S3：根据工件中心点及旋转角度将点胶头移动至一点胶操作处；S4：通过旋转编码器测量该工件从拍摄处至点胶操作处的距离，并计算得到工件的运动速度；S5：当工件到达点胶处时，控制点胶头按照工件的运动速度和与工件同向运动，根据预设点胶轨迹进行点胶操作。本发明提出的基于流水线的自动点胶的方法及装置，可快速完成对多个工件的点胶操作，效率高。

Description

一种基于流水线的自动点胶跟踪方法及装置

技术领域

本发明属于机器人控制技术领域，尤其涉及一种基于流水线的自动跟踪点胶方法及装置。

背景技术

随着现代社会的发展,对产品质量、生产效率、劳动条件、环境等要求不断提高,智能化、自动化、机器人化是工业发展的必然趋势，而机器视觉技术是促进其发展的核心技术。将以机器视觉和图像处理为基础的视觉引导技术融入到机器人，通过机器视觉技术使机器人具有对周围环境尤其是目标物的信息获取功能，并依照获取的信息对控制系统进行设置，使其实现对目标物体的检测、定位与自主点胶的功能。许多视觉和图像算法的成功应用显著提升了机器人的智能水平，而机器人本身对目标物进行点胶的实时性、准确性和稳定性，也是机器人采用视觉引导进行智能点胶的智能水平的标准体现。

由于人工成本日益上升及工人流动性大的压力，很多制造类企业着力引进智能机器人，而在实际的工业生产中，主要方法是预先采用示教为基础的编程设定运动轨迹的方式，按规定路径和运动规划从而完成所需任务，在这个过程中，机器人只是简单重复地执行预先工作人员编制好的算法程序，完成程序设定的每一步动作。一旦处理对象的状态或机器人工作环境中的一些变化，现有的示范教学通常对这些变化缺乏足够的认识，不便于做适当的调整，导致加工质量不能满足要求，甚至无法继续工作，而这种环境变化是极有可能发生的，比如人员操作不当，夹具磨损等。

但是现在的点胶机器人还面临一些问题，如果采用静态点胶，将所有的工件都放置相应的点胶机器人上，则会使得整个生产过程比较的拖沓，不利于工人提高工作效率。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种基于流水线的自动跟踪点胶方法，其能解决追踪工件运动并进行点胶的技术问题。

本发明的目的之二在于提供一种基于流水线的自动跟踪点胶装置，其能解决追踪工件运动并进行点胶的技术问题。

本发明的目的之一采用以下技术方案实现：

一种基于流水线的自动跟踪点胶方法，包括以下步骤：

S1：通过一摄像头在拍摄处获取当前的图像信息，该图像信息包括工件类型和与工件对应的工件位置信息；

S2：根据模板匹配算法将获取到当前的图像信息与一工件模板进行特征匹配以得到相对应的工件中心点和旋转角度；

S3：根据工件中心点及旋转角度将点胶头移动至一点胶操作处；

S4：通过旋转编码器测量该工件从拍摄处至点胶操作处的距离，并计算得到工件的运动速度；

S5：当工件到达点胶处时，控制点胶头，按照工件的运动速度和与工件同向运动，同时根据预设点胶轨迹进行点胶操作。

优选的，步骤S1具体包括以下子步骤：

S11：通过一摄像头在拍摄处获取当前的图像信息；

S12：从图像信息中识别工件类型，并获取该工件的图像模板。其能进一步解决步骤S1的实现的技术问题。

优选的，在步骤S11和步骤S12之间还包括步骤S110：根据一畸变参数对图像信息进行校正，该畸变参数通过图像标定方法获取得到。其能进一步解决图像校正的技术问题。

优选的，在步骤S110中所采用的图像标定方法为张正友标定方法。其能进一步解决采用何种标定法的技术问题。

本发明的目的之二采用以下技术方案实现：

一种基于流水线的自动跟踪点胶装置，包括以下模块：

图像获取模块：用于通过一摄像头在拍摄处获取当前的图像信息，该图像信息包括工件类型和与工件对应的工件位置信息；

模板匹配模块：用于通过一摄像头在拍摄处获取当前的图像信息，该图像信息包括工件类型和与工件对应的工件位置信息；

点胶头移动模块：用于根据工件中心点及旋转角度将点胶头移动至一点胶操作处；

速度获取模块：通过旋转编码器测量该工件从拍摄处至点胶操作处的距离，并计算得到工件的运动速度；

点胶操作模块：当工件到达点胶处时，控制点胶头，按照工件的运动速度和与工件同向运动，同时根据预设点胶轨迹进行点胶操作。

优选的，该图像获取模块具体包括以下子模块：

信息获取模块：用于通过一摄像头在拍摄处获取当前的图像信息；

模板建立模块：用于根据模板匹配算法将获取到当前的图像信息与一工件模板进行特征匹配以得到相对应的工件中心点和旋转角度；其能进一步解决图像获取模块的设定的技术问题。

优选的，在信息获取模块与模板建立模块之间包括畸变校正模块：用于根据一畸变参数对图像信息进行校正，该畸变参数通过图像标定方法获取得到。

优选的，在畸变校正模块中所采用的图像标定方法为张正友标定方法。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提出的基于流水线的自动跟踪点胶的方法及装置，可快速完成对多个工件的点胶操作，效率高，并且本发明能够全自动完成点胶作业，无需人工干涉，即所述视觉识别系统识别工件类型后，控制模块控制点胶头进行点胶操作，该点胶头可以跟随工件的运动从而在运动中对工件的点胶，其进一步提高了点胶的自动化程度和效率。

附图说明

图1为本发明的基于流水线的自动跟踪点胶的方法的流程图；

图2为本发明的基于流水线的自动跟踪点胶的装置的结构图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图1所示，本发明提供了一种基于流水线的自动跟踪点胶方法包括以下步骤：

S1：通过一摄像头在拍摄处获取当前的图像信息，该图像信息包括工件类型和与工件对应的工件位置信息；步骤S1具体包括以下子步骤：

S11：通过一摄像头在拍摄处获取当前的图像信息；

S110：根据一畸变参数对图像信息进行校正，该畸变参数通过图像标定方法获取得到；其中所采用的图像标定方法为张正友标定方法；必须首先做到摄像机所拍摄到的图像能还原空间中的物体，理想的情况为摄像机所拍摄到的图像与三维空间中的物体之间存在一种简单的线性关系。但是由于摄像机本身的组装工艺，感光芯片的生产工艺，镜头的品种工艺等原因，照成成像的画面和实际的物体存在移动的偏差，这种偏差通常叫做畸变。

不同的因素照成的畸变现象不一样，一般镜头原因引入的畸变因素最大，称为径向畸变，此项目采用的是8mm的短焦镜头，因此存在画面筒形畸变现象。除了8mm的短焦镜头，还可以采用其他的镜头，采用不同的镜头都需要进行画面校正。

因此，对摄像机画面进行校正，其过程主要分为两步，第一步为标定工作，作为前期准备工作，用于提取画面的转换参数；第二步为校正工作，采集到相机图像后，利用畸变参数进行计算，还原出真实的图像画面。在标定过程中，采用的张正友的方案：其主要基于OpenCV算法库实现，标定板采用7*7的圆点标定板，标定板的工艺精度选用1um。标定算法基本流程如下：

a)把标定板放置于视野范围内的各个位置，进行拍照；

b)检测出各个图像中的特征点；

c)根据特征点求出摄像机的内参数和外参数；

d)根据内外参数求出畸变系数；

e)最后优化参数，减少运算量，保证校正精度。

该标定对特写相机定位精度要求最高，根据特写相机的定位，需要引导机器人准确定位到工件的点胶路径，根据正常工艺要求，其定位精度需要控制在0.1mm以内。把用标定板拍摄的照片放置在规定的文件夹内，供标定软件导入和计算使用。标定板放置时，要求能够覆盖到相机的所有视野范围，以便得到最精确的标定参数。

S12：从图像信息中识别工件类型，并获取该工件的图像模板。

S2：根据模板匹配算法将获取到的图像特征信息与一工件模板进行特征匹配以得到相对应的工件中心点和旋转角度；在实施例中，工件的定位由摄像头完成，通过摄像头拍照，然后视觉软件来进行识别，得到所以当前生产工件中心点在画面中的位置，并且把这些中心点信息转化为机器人坐标系的值，引导安装在机器人上的特写相机进行轨迹定位识别；

为了实现工件定位识别，需要做两部分工作，第一部分为工件录入工作，为前期准备工作，每个产品用摄像机拍照，保存图像模版，并且录入数据库；第二部分为零件识别定位工作，为正常生产工作，工件上料后，通过启动命令，对流水线上的工件进行拍照，从照片信息中识别出工件的各种类型，并且得到该产品中心点在图片中的位置。根据模版匹配算法，可以找出工作台上所有工件的中心点位置以及旋转角度；

S3：根据工件中心点及旋转角度将点胶头移动至一点胶操作处；当点胶头接收到该工件位置信息后，点胶头到达一预设位置，并根据该工件的旋转角度调整相应的点胶姿态，准备开始进行点胶操作；

S4：通过旋转编码器测量该工件从拍摄处至点胶操作处的距离，并计算得到工件的运动速度；通过安装于流水线上的旋转编码器用于获取到工件的移动位置以及流水线当前的运动速度，因此，不论流水线当前的速度是多少，如何的变化，该旋转编码器都能够进行准确的测量，并且将速度传输至点胶头以进行相应的速度运动，通过同向同速度使得该点胶头的点胶更为的准确；

S5：当工件到达点胶处时，控制点胶头，按照工件的运动速度和与工件同向运动，同时根据预设点胶轨迹进行点胶操作。此时，该点胶头的运动状态是工件的运动速度以及点胶头的点胶轨迹两部分的合成动作，由于该点胶头与该工件同向同速度运动，故而点胶头相对于工件静止，点胶头根据预设点胶轨迹对该工件进行点胶。

本发明的基于流水线的自动点胶的方法，可以快速完成对多个工件的点胶操作，效率非常的高，其能够进一步提高点胶的自动化程度和效率，并且工厂可以根据实际需求来进行相应的速度的设计，比较好的满足了对企业生产的把控。

如图2所示，本发明提供了一种基于流水线的自动跟踪点胶装置，包括以下模块：

图像获取模块：用于通过一摄像头在拍摄处获取当前的图像信息，该图像信息包括工件类型和与工件对应的工件位置信息；该图像获取模块具体包括以下子模块：

信息获取模块：用于通过一摄像头在拍摄处获取当前的图像信息；

畸变校正模块：用于根据一畸变参数对图像信息进行校正，该畸变参数通过图像标定方法获取得到；其中所采用的图像标定方法为张正友标定方法；

模板建立模块：用于根据模板匹配算法将获取到当前的图像信息与一工件模板进行特征匹配以得到相对应的工件中心点和旋转角度；

模板匹配模块：用于通过一摄像头在拍摄处获取当前的图像信息，该图像信息包括工件类型和与工件对应的工件位置信息；

点胶头移动模块：用于根据工件中心点及旋转角度将点胶头移动至一点胶操作处；

速度获取模块：通过旋转编码器测量该工件从拍摄处至点胶操作处的距离，并计算得到工件的运动速度；

点胶操作模块：当工件到达点胶处时，控制点胶头，按照工件的运动速度和与工件同向运动，同时根据预设点胶轨迹进行点胶操作。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于流水线的自动跟踪点胶方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：通过一摄像头在拍摄处获取当前的图像信息，该图像信息包括工件类型和与工件对应的工件位置信息；

S2：根据模板匹配算法将获取到当前的图像信息与一工件模板进行特征匹配以得到相对应的工件中心点和旋转角度；

S3：根据工件中心点及旋转角度将点胶头移动至一点胶操作处；

S4：通过旋转编码器测量该工件从拍摄处至点胶操作处的距离，并计算得到工件的运动速度；

S5：当工件到达点胶处时，控制点胶头，按照工件的运动速度和与工件同向运动，同时根据预设点胶轨迹进行点胶操作。

2.如权利要求1所述的基于流水线的自动跟踪点胶的方法，其特征在于，步骤S1具体包括以下子步骤：

S11：通过一摄像头在拍摄处获取当前的图像信息；

S12：从图像信息中识别工件类型，并获取该工件的图像模板。

3.如权利要求2所述的基于流水线的自动跟踪点胶的方法，其特征在于，在步骤S11和步骤S12之间还包括步骤S110：根据一畸变参数对图像信息进行校正，该畸变参数通过图像标定方法获取得到。

4.如权利要求3所述的基于流水线的自动跟踪点胶的方法，其特征在于，在步骤S110中所采用的图像标定方法为张正友标定方法。

5.一种基于流水线的自动跟踪点胶装置，其特征在于，包括以下模块：

图像获取模块：用于通过一摄像头在拍摄处获取当前的图像信息，该图像信息包括工件类型和与工件对应的工件位置信息；

模板匹配模块：用于根据模板匹配算法将获取到当前的图像信息与一工件模板进行特征匹配以得到相对应的工件中心点和旋转角度；

点胶头移动模块：用于根据工件中心点及旋转角度将点胶头移动至一点胶操作处；

速度获取模块：通过旋转编码器测量该工件从拍摄处至点胶操作处的距离，并计算得到工件的运动速度；

点胶操作模块：当工件到达点胶处时，控制点胶头，按照工件的运动速度和与工件同向运动，同时根据预设点胶轨迹进行点胶操作。

6.如权利要求5所述的基于流水线的自动跟踪点胶装置，其特征在于，该图像获取模块具体包括以下子模块：

信息获取模块：用于通过一摄像头在拍摄处获取当前的图像信息；

模板建立模块：用于从图像信息中识别工件类型，并获取该工件的图像模板。

7.如权利要求6所述的基于流水线的自动跟踪点胶装置，其特征在于，在信息获取模块与模板建立模块之间包括畸变校正模块：用于根据一畸变参数对图像信息进行校正，该畸变参数通过图像标定方法获取得到。

8.如权利要求7所述的基于流水线的自动跟踪点胶装置，其特征在于，在畸变校正模块中所采用的图像标定方法为张正友标定方法。