CN110068274A - 涂胶传感器胶条检测示教方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种涂胶传感器胶条检测示教方法，包括如下步骤：S1.相机采集胶条图像，设置检测区域；S2.计算检测区域内的m对边缘点和右边缘点；计算quality，筛选m对边缘点，得到胶条边缘点p左、p右；S3.沿涂胶方向，更新检测区域，更新参考值；S4.重复步骤S2、S3，不断存储p左、p右点的坐标值，直到完成当前帧图像的胶条边缘点示教；S5.判断下一帧图像是否需要切换相机，当不需要时，对当前相机重复上述过程，当需要时，对新相机中的胶条区域重复上述过程，如此反复，直到完成整个胶条的边缘示教；本方法有效剔除了杂点，通过持续迭代，准确提取胶条的宽度信息、位置信息，示教效率提升150％。

Description

涂胶传感器胶条检测示教方法
技术领域
本发明涉及示教技术领域，尤其是一种涂胶传感器胶条检测示教方法。
背景技术
随着工业自动化的发展，涂胶工艺被广泛应用于工业生产的各个领域，对涂胶质量的检测也逐步实现了自动化和智能化，利用机器视觉原理采用对胶条图像进行图像处理的方法。
目前涂胶检测工艺主要分为两个步骤：示教过程和测量过程，示教过程是利用相关的先验信息对胶条的位置和宽度进行测量，并作为测量过程中的示教信息；测量过程是利用示教信息去检测胶条的位置和宽度信息；目前，示教过程的主要方式为：在胶条中心位置处点击骨架点的方式，胶条骨架点为胶条中心线上的点，该方式根据骨架点进行曲线拟合，得到一条平滑的曲线，然后根据曲线上的点，生成用于检测胶条边缘的模型，再利用胶条宽度、位置、灰度等信息然后进行胶条边缘检测，这种方法对于人工点击骨架点准确度有很高的要求，理论上是需要点在胶条中心，才能够达到宽度检测精度，当骨架点位置偏离胶条中心时，会影响边缘检测模型的角度，导致检测的胶条宽度和实际胶条宽度有误差，也有可能检测不出胶条的断胶。
此外，为了实现对胶条的实时、全方位检测，现有的涂胶检测传感器通常套在胶枪上，并在360°范围内设置多部相机，如采用3部相机，两两之间间隔120°，实现对胶条的全方位测量，机器人在涂胶过程中，带动胶枪、传感器沿涂胶轨迹进行移动，当传感器发生角度旋转，由于相机位置不同、胶枪遮挡等原因，多部相机采集的胶条图像各不相同，部分相机采集不到胶条区域，因此在示教过程中还需要对相机进行示教，使得当前相机采集的检测图像中不存在胶条时，及时切换到其他相机采集的图像中进行涂胶检测。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种涂胶传感器胶条检测示教方法，由于机器人对同一型号的工件的涂胶轨迹具有高度重复性，所以示教过程只需要进行一次，对示教获取的胶条信息进行存储，能够直接应用于之后的检测过程，有效提高涂胶检测效率。
一种涂胶传感器胶条检测示教方法，包括如下步骤：
S1.机器人带动胶枪按照涂胶轨迹进行涂胶，传感器实时采集胶条图像，所述传感器包括多部相机，一次性获得不同角度的多张胶条图像；所述多张胶条图像拼接在一起时能形成胶枪周围的360°图像；
在胶条采集起始帧中选取一张胶条图像作为检测图像，记录所述检测图像对应的相机为采集相机，在所述胶条图像中获取预设初始点的图像坐标，并以该坐标为起点O，设置扇环形检测区域，所述扇环形检测区域以起点O为圆心、环宽为d，圆心角为A，初始内环半径为r0；
由于图像质量问题，m对边缘点中可能存在噪点的边缘，需要进一步进行剔除，得到真实胶条边缘点；
S2.计算检测区域内的m对左边缘点和右边缘点
计算下式：
qualityi＝(1-posErri/posTol0)×(1-widErri/widTol0)
其中：posTol0为预先设定的胶条位置的容许偏差，posTol0＝1～2倍胶条宽度，widTol0为预先设定的胶条宽度的容许偏差，widTol0＝1～2倍胶条宽度，为第i对边缘点的中点坐标，为第i对边缘点之间的距离值，poso为所述点的参考坐标，wido为所述的参考距离值；
筛选出得到quality值最大的一对边缘点，作为胶条边缘点对p左、p右，并将此时的p左、p右点坐标进行存储；
S3.沿胶条方向，更新检测区域，新的扇环形检测区域的内环半径为步骤S2中的内环半径加上步长step，step≥d，根据S2的计算结果，令poso等于所述p左、p右的中点坐标、wido等于p左、p右之间的距离，更新poso、wido值；
S4.重复步骤S2、S3，直到计算出当前帧胶条图像内的所有边缘点；
S5.对当前采集相机获取下一帧胶条图像进行示教，判断所述下一帧胶条图像是否存在胶条区域，当存在胶条时，重复步骤S2～S4；当不存在胶条时，将所述起点O与正检测胶条图像中点poso形成的线段标记为线段L，判断线段L与图像坐标系X轴之间的夹角α，-90°≤α≤90°；
当0°≤α≤90°时，自线段L起，沿逆时针方向旋转检测区域，反之按照顺时针旋转检测区域；每次旋转角度△A，更新检测区域，检测区域边缘超过胶条图像时换下一相机采集的胶条图像，采用相同方法确定检测区域并搜索胶条边缘点；当存在胶条边缘点时，确定采集此胶条图像的相机为采集相机，对检测区域重复步骤S2～S4，确定此帧胶条图像内的边缘点；当检测区域旋转360°，未搜索到胶条边缘点时，结束示教过程，将存储的多对p左、p右点坐标，作为胶条的示教边缘点。
进一步，所述d的取值为3～11像素，圆心角A取值为30°～120°，所述初始内环半径依据视场内胶条尺寸确定。
进一步，所述△A＝0.1～0.7A。
进一步，所述m对左边缘点和右边缘点根据以下方法获得：
在所述检测区域内，得到多个边缘点，对每个边缘点进行标记：
当沿检测区域的逆时针方向查找，根据图像灰度变化，在某一边缘点处，由非胶条区域变为胶条区域时，则此边缘点标记为左边缘点，反之，在某一边缘点处，由胶条区域变为非胶条区域时，则此边缘点记为右边缘点；
将得到的左、右边缘点两两之间进行匹配，组成m对左边缘点和右边缘点
进一步，所述参考值poso、wido的初始值，根据以下过程获得：
作与胶条垂直的一条直线，且预设初始点到所述直线的距离为k，0.5r0≤k≤1.5r0，计算直线与胶条的交点为poso左、poso右，交点之间的中点为poso、距离为wido。
进一步，所述参考值poso、wido的初始值为预设初始点处的胶条理论信息值。
胶条的理论信息值是根据涂胶工艺特点获得先验信息。
与现有方法相比，本方法通过计算quality值，筛选得到胶条边缘点，能够有效剔除周围噪点，保留与参考边缘位置最为接近的边缘点，且每次迭代的参考信息为上次迭代的结果，持续迭代，准确地提取胶条的宽度信息、位置信息，同时，在涂胶轨迹的不同位置，能够根据胶条在图像中的位置，切换不同的采集相机，完成整个实时涂胶检测过程中，胶条边缘点、宽度的获取；本发明示教方法相对于目前的示教方法，具有示教效率快，操作简单的特点，以示教一个SUV车型后盖涂胶工件为例，示教图像数量162张，手动点骨架点的示教方法耗时约0.5小时，本示教方法耗时约0.2小时，示教效率提升150％。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2为检测区域及边缘点位置示意图；
图3为实施例中三部相机图像的检测范围示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
一种涂胶传感器胶条检测示教方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1.机器人带动胶枪按照涂胶轨迹进行涂胶，传感器实时采集胶条图像，传感器包括3部相机，一次性获得不同角度的3张胶条图像；3张胶条图像拼接在一起时能形成胶枪周围的360°图像，在这3张图像中存在一张较为理想的胶条图像；
在胶条采集起始帧中选取一张较为理想胶条图像作为检测图像，记录检测图像对应的相机为采集相机，在胶条图像中获取预设初始点的图像坐标，并以该坐标为起点O，设置扇环形检测区域，扇环形检测区域以起点O为圆心、环宽为d，圆心角为A，初始内环半径为r0；
本实施例中，d取值5像素，圆心角A取值80°，初始内环半径r0＝1/3视场范围内胶条长度。
S2.在所述检测区域内，得到多个边缘点，对每个边缘点进行标记：
当沿检测区域的逆时针方向查找，在某一边缘点处，由非胶条区域变为胶条区域时，则此边缘点标记为左边缘点，反之，在某一边缘点处，由胶条区域变为非胶条区域时，则此边缘点记为右边缘点；
将得到的左、右边缘点两两之间进行匹配，组成m对左边缘点和右边缘点
通过计算下式，筛选检测区域内的m对左边缘点和右边缘点
qualityi＝(1-posErri/posTol0)×(1-widErri/widTol0)
其中：posTol0为预先设定的胶条位置的容许偏差，posTol0＝1.5倍胶条宽度，widTol0为预先设定的胶条宽度的容许偏差，widTol0＝1.5倍胶条宽度，如图2所示，为第i对边缘点的中点坐标，为第i对边缘点之间的距离值，poso为点的参考坐标，wido为的参考距离值；
筛选出得到quality值最大的一对边缘点，作为胶条边缘点对p左、p右，并将此时的p左、p右点坐标进行存储；
S3.沿胶条方向，如图2所示，更新检测区域，新的扇环形检测区域的内环半径为步骤S2中的内环半径加上步长step，step≥d，根据S2的计算结果，令poso等于p左、p右的中点坐标、wido等于p左、p右之间的距离，更新poso、wido值；
S4.重复步骤S2、S3，直到计算出当前帧胶条图像内的所有边缘点；
S5.对当前采集相机获取下一帧胶条图像进行示教，判断下一帧胶条图像是否存在胶条区域，当存在胶条时，重复步骤S2～S4；当不存在胶条时，如图3所示，将起点O与正检测胶条图像中点poso形成的线段标记为线段L，判断线段L与图像坐标系X轴之间的夹角α，-90°≤α≤90°；
当0°≤α≤90°时，自线段L起，沿逆时针方向旋转检测区域，反之按照顺时针旋转检测区域；每次旋转角度△A＝0.4A，更新检测区域，检测区域边缘超过胶条图像时换下一相机采集的胶条图像，采用相同方法确定检测区域并搜索胶条边缘点；当存在胶条边缘点时，确定采集此胶条图像的相机为采集相机，对检测区域重复步骤S2～S4，确定此帧胶条图像内的边缘点；当检测区域旋转360°，未搜索到胶条边缘点时，结束示教过程，将存储的多对p左、p右点坐标，作为胶条的示教边缘点。
本实施例中，参考值poso、wido的初始值，根据以下过程获得：
作与胶条垂直的一条直线，且预设初始点到直线的距离为k＝0.7r0，计算直线与胶条的交点为poso左、poso右，交点之间的中点为poso、距离为wido。
作为本实施例的另一种实施方式，参考值poso、wido的初始值为预设初始点处的胶条理论信息值。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“左”和“右”是对特征位置的示例性实施方式的描述。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (6)

1.一种涂胶传感器胶条检测示教方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.机器人带动胶枪按照涂胶轨迹进行涂胶，传感器实时采集胶条图像，所述传感器包括多部相机，一次性获得不同角度的多张胶条图像；所述多张胶条图像拼接在一起时能形成胶枪周围的360°图像；
在胶条采集起始帧中选取一张胶条图像作为检测图像，记录所述检测图像对应的相机为采集相机，在所述胶条图像中获取预设初始点的图像坐标，并以该坐标为起点O，设置扇环形检测区域，所述扇环形检测区域以起点O为圆心、环宽为d，圆心角为A，初始内环半径为r0；
S2.计算检测区域内的m对左边缘点和右边缘点计算下式：
qualityi＝(1-posErri/posTol0)×(1-widErri/widTol0)
其中：posTol0为预先设定的胶条位置的容许偏差，posTol0＝1～2倍胶条宽度，widTol0为预先设定的胶条宽度的容许偏差，widTol0＝1～2倍胶条宽度，为第i对边缘点的中点坐标，为第i对边缘点之间的距离值，poso为所述点的参考坐标，wido为所述的参考距离值；
筛选出得到quality值最大的一对边缘点，作为胶条边缘点对p左、p右，并将此时的p左、p右点坐标进行存储；
S3.沿胶条方向，更新检测区域，新的扇环形检测区域的内环半径为步骤S2中的内环半径加上步长step，step≥d，根据S2的计算结果，令poso等于所述p左、p右的中点坐标、wido等于p左、p右之间的距离，更新poso、wido值；
S4.重复步骤S2、S3，直到计算出当前帧胶条图像内的所有边缘点；
S5.对当前采集相机获取下一帧胶条图像进行示教，判断所述下一帧胶条图像是否存在胶条区域，当存在胶条时，重复步骤S2～S4；当不存在胶条时，将所述起点O与正检测胶条图像中点poso形成的线段标记为线段L，判断线段L与图像坐标系X轴之间的夹角α，-90°≤α≤90°；
当0°≤α≤90°时，自线段L起，沿逆时针方向旋转检测区域，反之按照顺时针旋转检测区域；每次旋转角度△A，更新检测区域，检测区域边缘超过胶条图像时换下一相机采集的胶条图像，采用相同方法确定检测区域并搜索胶条边缘点；当存在胶条边缘点时，确定采集此胶条图像的相机为采集相机，对检测区域重复步骤S2～S4，确定此帧胶条图像内的边缘点；当检测区域旋转360°，未搜索到胶条边缘点时，结束示教过程，将存储的多对p左、p右点坐标，作为胶条的示教边缘点。
2.如权利要求1所述涂胶传感器胶条检测示教方法，其特征在于，所述d的取值为3～11像素，圆心角A取值为30°～120°。
3.如权利要求1所述涂胶传感器胶条检测示教方法，其特征在于，所述△A＝0.1～0.7A。
4.如权利要求1所述涂胶传感器胶条检测示教方法，其特征在于，所述m对左边缘点和右边缘点根据以下方法获得：
在所述检测区域内，得到多个边缘点，对每个边缘点进行标记：
当沿检测区域的逆时针方向查找，在某一边缘点处，由非胶条区域变为胶条区域时，则此边缘点标记为右边缘点，反之，在某一边缘点处，由胶条区域变为非胶条区域时，则此边缘点记为左边缘点；
将得到的左、右边缘点两两之间进行匹配，组成m对左边缘点和右边缘点
5.如权利要求1所述涂胶传感器胶条检测示教方法，其特征在于，所述参考值poso、wido的初始值，根据以下过程获得：
作与胶条垂直的一条直线，且预设初始点到所述直线的距离为k，0.5r0≤k≤1.5r0，计算直线与胶条的交点为poso左、poso右，交点之间的中点为poso、距离为wido。
6.如权利要求1所述涂胶传感器胶条检测示教方法，其特征在于，所述参考值poso、wido的初始值为预设初始点处的胶条理论信息值。
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