CN108942735A - 曲面玻璃定位方法、定位机构及贴合装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及定位技术领域，提供一种曲面玻璃定位机构、定位方法及贴合装置，定位机构包括工作台、定位治具、第一拍摄组件、第二拍摄组件以及控制组件，定位治具用于固定曲面玻璃，第一拍摄组件用于对形成于所述曲面玻璃的平面部的定位孔进行拍摄，第二拍摄组件用于对位于所述曲面玻璃的边缘部的定位边进行拍摄，控制组件能够通过预设图像识别算法分别对第一拍摄组件所得图像和第二拍摄组件所得图像进行目标特征提取处理；该结构利用曲面玻璃的透光性、定位治具对光的反射特性以及定位孔边缘、曲面玻璃边缘部对光的折射特性，结合第一拍摄组件、第二拍摄组件及基于鲁棒的高精度预设图像识别算法，实现曲面玻璃的精准定位。

Description

曲面玻璃定位方法、定位机构及贴合装置

技术领域

本发明涉及定位技术领域，具体而言，是涉及一种曲面玻璃定位机构、采用该定位机构的定位方法以及包括该定位机构的曲面玻璃贴合装置。

背景技术

随着手机等消费电子产品的技术和市场发展，曲面玻璃(又称3D玻璃)取代金属中框结构成为产品外壳的首选；曲面玻璃的加工工艺相对平面玻璃而言要存在诸多困难，例如玻璃热弯、曲面抛光、3D玻璃印刷和3D玻璃贴合等，而在3D玻璃印刷和3D玻璃贴合工艺中都涉及到对玻璃的定位。常见的定位方法包括物理定位和视觉定位，对于曲面玻璃而言，由于边沿是弧面，而且产品本身存在公差，物理定位很难满足加工精度要求，所以通常的做法是物理定位与视觉定位相结合的方式。

玻璃是透明材质，光透射率高，在进行视觉定位的时候，由于正面打光困难，常用背光的方式，利用边缘的倒角对光的折射造成的透射率不同，实现视觉识别与定位。但在某些场合，如高温曲面玻璃贴合工艺中，由于无法为玻璃提供背光，从而造成视觉定位困难的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种曲面玻璃定位方法、定位机构及贴合装置，旨在解决现有技术中曲面玻璃在无法提供背光的场合定位困难、定位效果不稳定、误差大的技术问题。

为达此目的，本发明采用的技术方案是：本发明提供一种曲面玻璃定位机构，包括工作台、设置在所述工作台上且用于固定曲面玻璃的定位治具以及分别设置在工作台上的下述组件：第一拍摄组件，设于所述定位治具上方且用于获取形成于所述曲面玻璃的平面部的定位孔的图像；第二拍摄组件，设于所述定位治具上方且用于获取位于所述曲面玻璃的边缘部的定位边的图像；控制组件，其通过预设图像识别算法分别对所述第一拍摄组件所得图像和所述第二拍摄组件所得图像进行目标特征提取处理。

进一步地，所述定位治具具有一水平的定位面，所述定位面向内凹陷形成定位槽，所述定位槽具有平行于所述定位面且用于与所述平面部相抵接的槽底以及形成于所述槽底外周且用于与所述边缘部相抵接的弧形的槽壁，所述第一拍摄组件位于所述槽底上方，所述第二拍摄组件位于所述槽壁上方。

进一步地，所述第一拍摄组件包括具有一出光侧的环形光源、设置在所述环形光源的与所述出光侧相对的另一侧的第一对位镜头以及与所述第一对位镜头对应连接的第一对位相机，所述定位孔位于所述环形光源的出光侧。

进一步地，所述定位孔、所述环形光源以及所述第一对位镜头均同轴设置。

进一步地，所述第二拍摄组件包括具有一出光侧的条形光源、设置在所述条形光源的与所述出光侧相邻的一侧的第二对位镜头以及与所述第二对位镜头对应连接的第二对位相机，所述定位边设置在所述条形光源的出光侧且位于所述第二对位镜头的正下方。

进一步地，所述条形光源沿所述定位边的延伸方向布置且位于所述曲面玻璃的外侧。

进一步地，所述定位治具为模具钢治具。

进一步地，所述第一拍摄组件和所述第二拍摄组件均包括微调部件。

进一步地，所述微调部件包括丝杠、套设于所述丝杠的螺母件以及用于使所述丝杠转动的驱动件，所述驱动件连接在所述丝杠端部。

本发明提供一种曲面玻璃定位方法，采用上述曲面玻璃定位机构，包括以下步骤：提供具有定位孔和定位边的曲面玻璃；通过所述定位治具固定所述曲面玻璃；通过所述第一拍摄组件获取所述定位孔图像；通过所述第二拍摄组件获取所述定位边图像；通过所述预设图像识别算法对所述定位孔图像进行目标特征提取处理以得到目标定位孔图像；通过所述预设图像识别算法对所述定位边图像进行目标特征提取处理以得到目标定位边图像；将所述目标定位孔图像与预设定位孔图像进行比对；以及将所述目标定位边图像与预设定位边图像进行比对。

本发明提供的曲面玻璃定位机构的有益效果在于：与现有技术对比，本发明提出的一种曲面玻璃定位机构，包括工作台和分别设置在工作台上的定位治具、第一拍摄组件、第二拍摄组件以及控制组件，其中，定位治具用于固定曲面玻璃，第一拍摄组件用于对形成于所述曲面玻璃的平面部的定位孔进行拍摄，第二拍摄组件用于对位于所述曲面玻璃的边缘部的定位边进行拍摄，控制组件能够通过预设图像识别算法分别对第一拍摄组件所得图像和第二拍摄组件所得图像进行目标特征提取处理，该结构通过利用曲面玻璃的透光性、定位治具对光的反射特性以及定位孔边缘、曲面玻璃边缘部对光的折射特性，并结合第一拍摄组件、第二拍摄组件及基于鲁棒的高精度预设图像识别算法，实现曲面玻璃的精准定位；该视觉定位机构的第一拍摄组件、第二拍摄组件可从曲面玻璃正面打光，定位效果稳定且图像特征易识别，减小了定位误差，进而打破了曲面玻璃精准定位需提供背光的限制。

本发明提供的曲面玻璃定位机构的有益效果在于：与现有技术对比，本发明提出的一种曲面玻璃定位方法，采用上述曲面玻璃定位机构，该方法利用曲面玻璃的透光性、定位治具对光的反射特性以及定位孔边缘、曲面玻璃边缘部对光的折射特性，通过特殊的打光方式获取清晰度较高的定位孔定位边图像，再基于鲁棒的高精度预设图像识别算法对上述图像进行进一步处理从而实现曲面玻璃的精准定位，该方法使得曲面玻璃定位操作更为简单，精度更高，且打破了曲面玻璃精准定位需提供背光的限制，提高了定位效率，降低了定位难度，降低了硬件成本和时间成本。

本发明提供的曲面玻璃贴合装置的有益效果在于：与现有技术对比，本发明提出的一种曲面玻璃贴合装置，包括上述的曲面玻璃定位机构，通过曲面玻璃定位机构对待贴合的曲面玻璃进行精准定位，实现了曲面玻璃贴合工艺的高精准度；同时，由于曲面玻璃定位机构结构简单易搭建，且打破了曲面玻璃精准定位需提供背光的限制，从而该曲面玻璃贴合装置在部件搭建布局时更为自由，且使得整个曲面玻璃贴合装置体积小，空间占有率低，组装效率高、结构稳固可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的曲面玻璃定位机构的立体示意图；

图2是本发明实施例提供的曲面玻璃定位机构的正视示意图。

其中，图中各附图标记：

1：工作台

2：定位治具 21：定位面

22：定位槽 23：槽底

24：槽壁

3：第一拍摄组件 31：环形光源

30：环形光源出光侧 32：第一对位镜头

33：第一对位相机

4：第二拍摄组件 41：条形光源

40：条形光源出光侧 42：第二对位镜头

43：第二对位相机

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1及图2所示，为本发明提供的一较佳实施例。

本实施例提供的一种曲面玻璃定位机构，包括工作台1和分别设置在工作台1上的定位治具2、第一拍摄组件3、第二拍摄组件4以及控制组件，其中，定位治具2用于固定曲面玻璃，可选为模具钢治具，该定位治具2作为金属治具，具有高反光性；第一拍摄组件3设于定位治具2上方且用于对形成在曲面玻璃平面部上的定位孔进行拍摄，需要说明的是，在本实施例中，定位孔形成于曲面玻璃的平面区域且定位孔的孔边通常设置有弧形倒角，这样，结合定位治具2具有高反光性，通过第一拍摄组件3对上述定位孔进行正面高角度打光拍摄，所得图像将会在孔边处出现高亮显示，而孔边缘旁边将会产生弱阴影，从而将孔边缘清晰勾勒出来；当然，此处的曲面玻璃平面部不仅指曲面玻璃平面区域，也可指曲面玻璃弯曲弧度较小(接近平面)的区域，另外，定位孔也可根据实际需要设置在曲面玻璃的其他位置，此处不作唯一限定；同样地，第二拍摄组件4设于定位治具2上方且用于对曲面玻璃的定位边进行拍摄，定位边位于曲面玻璃的边缘部，该定位边指的是在曲面玻璃边缘处选取的一条预设边，用以与前文的定位孔一并配合完成曲面玻璃定位操作；控制组件则通过预设图像识别算法分别对第一拍摄组件3所得图像和第二拍摄组件4所得图像进行目标特征提取处理，即通过预设图像识别算法得到精确的定位孔、定位边图像；这样，通过将定位孔、定位边实际拍摄的图像数据置于预设坐标系中，即可得到该曲面玻璃相比预设的基准位置其偏移量(由定位孔位置偏移量确定)及偏移角度(由定位边与基轴的夹角确定)的大小，换言之，该定位方式采用以定位孔图像确定曲面玻璃平移偏差，以定位边图像确定曲面玻璃偏移角度，从而实现曲面玻璃的精准定位；由此可见，该视觉定位机构通过利用曲面玻璃的透光性、定位治具2对光的反射特性以及定位孔边缘、曲面玻璃边缘部对光的折射特性，并结合第一拍摄组件3、第二拍摄组件4及基于鲁棒的高精度预设图像识别算法，实现曲面玻璃的精准定位；该视觉定位机构的第一拍摄组件3、第二拍摄组件4可从曲面玻璃正面打光，定位效果稳定且图像特征易识别，减小了定位误差，进而打破了曲面玻璃精准定位需提供背光的限制。

需要说明的是，预设图像识别算法具体为一种基于鲁棒的高精度特征提取视觉算法，可从杂乱的图像中提取线性特征；该视觉算法的流程主要包括图象平滑去噪、图象增强、阀值分割、轮廓线提取、线性分类组合、长度特征过滤等算法的组合，针对第一拍摄组件3所得图像和第二拍摄组件4所得图像，通过上述预设图像识别算法以实现稳定的线性特征提取，该方法可通过调节图象增强系数和阀值分割系数，从而达到从各种有强噪声的图像上稳定提取目标特征的目的。

进一步地，请参阅图1及图2，定位治具2具有一大致水平的定位面21，定位面21向内凹陷形成定位槽22，定位槽22具有平行于定位面21且用于与平面部相抵接的槽底23以及形成于槽底23外周且用于与边缘部相抵接的弧形的槽壁24，第一拍摄组件3位于槽底23上方，第二拍摄组件4位于槽壁24上方；更进一步地，请继续参阅图1及图2，第一拍摄组件3包括具有一出光侧30的环形光源31、设置在环形光源31与出光侧30相对的一侧的第一对位镜头32以及与第一对位镜头32对应连接的第一对位相机33，定位孔位于环形光源31的出光侧30；具体地，请继续参阅图1及图2，定位孔、环形光源31以及第一对位镜头32均同轴设置；本实施例提供的第一拍摄组件3采用正面高角度打光方法对曲面玻璃上的定位孔进行定位，该打光方法在定位孔边缘处将得到高亮图形，定位孔边缘附近会产生弱阴影，从而将孔边缘清晰勾勒出来。

进一步地，请参阅图1及图2，第二拍摄组件4包括具有一出光侧40的条形光源41、设置在条形光源41与出光侧40相邻的一侧的第二对位镜头42以及与第二对位镜头42对应连接的第二对位相机43，定位边设置在条形光源41的出光侧40且位于第二对位镜头42的正下方；更进一步地，请参阅图1及图2，条形光源41沿定位边的延伸方向布置(条形光源的长度方向与定位边的延伸方向平行)且位于曲面玻璃的外侧，具体条形光源41位于曲面玻璃的斜上方，从而使得光线从曲面玻璃的侧面打入，避免了金属治具将光线反射进第二对位相机43使得玻璃边缘成像后定位边特征不明显，具体地，曲面玻璃边缘部通常被包覆在定位治具2的弧形槽壁24内，通常的正面打光方法，由于边缘部是弧形的，定位治具2弧形槽壁24处在各个角度都会有较强的反光干扰，造成玻璃边缘部特征不明显，本实施例提出的第二拍摄组件4采用的是侧上打光方法，由于侧光不会直接投射到定位治具2弧形槽壁24处，所以光线不会通过定位治具2反射到第二对位镜头42中，但玻璃边缘部是弧面，它可以从各个角度折射或反射光，从而将光线折射或反射到第二对位相机43中，以此将边缘部从背景中完全剥离出来，得到特征明显的定位边图像。

进一步地，第一拍摄组件3和第二拍摄组件4均包括微调部件(图未示)，进一步地，微调部件包括丝杠、套设于丝杠的螺母件以及用于使丝杠转动的驱动件，驱动件连接在丝杠端部，该驱动件驱动方式可采用手动或诸如伺服电机驱动的自动方式，第一拍摄组件3和第二拍摄组件4的微调部件可相互独立，且微调部件能够实现第一拍摄组件3或第二拍摄组件4在水平和竖直方向上作平移运动，这样，通过微调部件即可调整第一拍摄组件3或第二拍摄组件4相对曲面玻璃的位置关系，保证了第一拍摄组件3、第二拍摄组件4、曲面玻璃相对位置的准确性，提高了定位精度。

综上所述，在本实施例中，由于曲面玻璃的透光性、定位治具2对光的反射、定位孔边缘和曲面边缘部对光的折射特性引起的不同视觉效果，并通过对定位孔和边缘部分别采用特定的打光方法，进而提出了以定位孔确立曲面玻璃平移偏差，以边缘部定曲面玻璃弯曲角度的定位方案，最后结合基于鲁棒的高精度预设图像识别算法，实现了曲面玻璃精准的精准定位，该定位机构定位效果稳定且图像特征易识别，减小了定位误差，且克服了曲面玻璃精准定位需提供背光的限制；另外，由于目前曲面玻璃定位方法大多采用多相机(5～10个相机)分置在玻璃边缘并配合远心镜头以实现曲面玻璃定位，由于本实施例提出的曲面玻璃定位机构仅需要2个对位相机即可实现曲面玻璃精确定位，一方面降低了硬件成本和机械设计的难度，另一方面使得定位机构结构简单易搭建、空间占有率低、组装效率高、结构稳固可靠。

本发明提供一种曲面玻璃定位方法，采用上述曲面玻璃定位机构，包括以下步骤：提供具有定位孔和定位边的曲面玻璃(定位孔、定位边同前文，此处不赘述)；通过上述定位治具固定该曲面玻璃；获取定位孔图像，具体地，通过上述的第一拍摄组件3和正面高角度打光方式获取定位孔图像；获取定位边图像，具体地，通过上述的第二拍摄组件4和侧上打光方式获取定位边图像；通过预设图像识别算法(同前文)对定位孔图像进行目标特征提取处理以得到目标定位孔图像；通过预设图像识别算法(同前文)对定位边图像进行目标特征提取处理以得到目标定位边图像；将目标定位孔图像与预设定位孔图像进行比对；将目标定位边图像与预设定位边图像进行比对，其中，预设定位孔图像即为用以判定定位孔偏移量的定位孔基准位置，预设定位孔图像即为用以判定定位边偏移角度的定位边基准位置，二者均可选为对位相机中的基准坐标系，也可选为其他处理设备中的基准坐标系；该方法利用曲面玻璃的透光性、定位治具对光的反射特性以及定位孔边缘、曲面玻璃边缘部对光的折射特性，通过特殊的打光方式获取清晰度较高的定位孔定位边图像，再基于鲁棒的高精度预设图像识别算法对上述图像进行进一步处理从而实现曲面玻璃的精准定位，该方法使得曲面玻璃定位操作更为简单，精度更高，且打破了曲面玻璃精准定位需提供背光的限制，提高了定位效率，降低了定位难度，降低了硬件成本和时间成本。

本发明提出的一种曲面玻璃贴合装置，包括上述的曲面玻璃定位机构，通过曲面玻璃定位机构对待贴合的曲面玻璃进行精准定位，实现了曲面玻璃贴合工艺的高精准度；同时，由于曲面玻璃定位机构结构简单易搭建，且打破了曲面玻璃精准定位需提供背光的限制，使得该曲面玻璃贴合装置在部件布局时更为自由，且整个曲面玻璃贴合装置体积小，空间占有率低，组装效率高、结构稳固可靠。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.曲面玻璃定位机构，其特征在于，包括工作台、设置在所述工作台上且用于固定曲面玻璃的定位治具以及分别设置在工作台上的下述组件：

第一拍摄组件，设于所述定位治具上方且用于获取形成于所述曲面玻璃的平面部的定位孔的图像；

第二拍摄组件，设于所述定位治具上方且用于获取位于所述曲面玻璃的边缘部的定位边的图像；

控制组件，其通过预设图像识别算法分别对所述第一拍摄组件所得图像和所述第二拍摄组件所得图像进行目标特征提取处理。

2.根据权利要求1所述的曲面玻璃定位机构，其特征在于，所述定位治具具有一水平的定位面，所述定位面向内凹陷形成定位槽，所述定位槽具有平行于所述定位面且用于与所述平面部相抵接的槽底以及形成于所述槽底外周且用于与所述边缘部相抵接的弧形槽壁，所述第一拍摄组件位于所述槽底上方，所述第二拍摄组件位于所述槽壁上方。

3.根据权利要求2所述的曲面玻璃定位机构，其特征在于，所述第一拍摄组件包括具有一出光侧的环形光源、设置在所述环形光源的与所述出光侧相对的另一侧的第一对位镜头以及与所述第一对位镜头对应连接的第一对位相机，所述定位孔位于所述环形光源的出光侧。

4.根据权利要求3所述的曲面玻璃定位机构，其特征在于，所述定位孔、所述环形光源以及所述第一对位镜头均同轴设置。

5.根据权利要求1～4任一项所述的曲面玻璃定位机构，其特征在于，所述第二拍摄组件包括具有一出光侧的条形光源、设置在所述条形光源的与所述出光侧相邻的一侧的第二对位镜头以及与所述第二对位镜头对应连接的第二对位相机，所述定位边设置在所述条形光源的出光侧且位于所述第二对位镜头的正下方。

6.根据权利要求5所述的曲面玻璃定位机构，其特征在于，所述条形光源沿所述定位边的延伸方向布置且位于所述曲面玻璃的外侧。

7.根据权利要求5所述的曲面玻璃定位机构，其特征在于，所述定位治具为模具钢治具。

8.根据权利要求5所述的曲面玻璃定位机构，其特征在于，所述第一拍摄组件和所述第二拍摄组件均包括微调部件，所述微调部件包括丝杠、套设于所述丝杠的螺母件以及用于使所述丝杠转动的驱动件，所述驱动件连接在所述丝杠端部。

9.曲面玻璃定位方法，采用如权利要求1～8任一项所述的曲面玻璃定位机构，包括以下步骤：

提供具有定位孔和定位边的曲面玻璃；

通过所述定位治具固定所述曲面玻璃；

通过所述第一拍摄组件获取所述定位孔图像；

通过所述第二拍摄组件获取所述定位边图像；

通过所述预设图像识别算法对所述定位孔图像进行目标特征提取处理以得到目标定位孔图像；

通过所述预设图像识别算法对所述定位边图像进行目标特征提取处理以得到目标定位边图像；

将所述目标定位孔图像与预设定位孔图像进行比对；以及

将所述目标定位边图像与预设定位边图像进行比对。

10.曲面玻璃贴合装置，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的曲面玻璃定位机构。