CN110077848A - 一种微型化电容的自动识别抓取装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微型化电容的自动识别抓取装置及方法，包括光学平台、垂直固定于光学平台上的机器人以及设置于光学平台一侧与光学平台位于同一平面的用于放置微型化电容的料盒，还包括相机、镜头、光源、真空吸嘴，所述机器人为四轴机器人，真空吸嘴固定在四轴机器人的第四轴底端且真空吸嘴与料盒垂直，真空吸嘴与负压吸附装置连接；所述镜头安装在相机前端后通过相机安装板一起固定于四轴机器人的第二关节处，镜头端部垂直朝向光学平台，所述光源通过光源固定架固定于相机固定板上；所述四轴机器人和相机连接到安装有视觉处理系统的计算机。与现有技术相比，本发明整个装置具有响应速度快、自动化程度高、吸取方便快捷稳定的优点。
Description
技术领域
本发明涉及机器视觉技术领域，特别是一种微型化电容的自动识别抓取装置及方法。
背景技术
以往，在需要进行材料（如微型化电容）分类抓取的企业以往一直采用人工分类的方法，而由于人工操作的局限性，导致有些方面生产效率很低、误差多、 生产成本高，企业的竞争能力差，阻碍了企业的正常发展。
目前，市面上也出现了材料（如微型化电容）分类抓取的设备，但是在使用过程中都无法准确自动识别定位、准确自动抓取多种位姿物料。
视觉系统就是用机器代替人眼来做测量和判断。视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分为CMOS和CCD两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统；根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。它在检测缺陷和防止缺陷产品被配送到消费者的功能方面具有不可估量的价值。机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术，可以在最快的生产线上对产品进行测量、引导、检测和识别，并能保质保量的完成生产任务。
因此，亟待开发一种能将视觉系统应用到微型化电容的自动识别抓取装置及方法。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种微型化电容的自动识别抓取装置及方法。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种微型化电容的自动识别抓取装置，包括光学平台、垂直固定于光学平台上的机器人以及设置于光学平台一侧与光学平台位于同一平面的用于放置微型化电容的料盒，还包括相机、镜头、光源、真空吸嘴，所述机器人为四轴机器人，真空吸嘴固定在四轴机器人的第四轴底端且真空吸嘴与料盒垂直，真空吸嘴与负压吸附装置连接；所述镜头安装在相机前端后通过相机安装板一起固定于四轴机器人的第二关节处，镜头端部垂直朝向光学平台，所述光源通过光源固定架固定于相机固定板上；所述四轴机器人和相机连接到安装有视觉处理系统的计算机。
进一步，所述相机是像素为500W的COMS相机。
优选地，所述镜头为双远心镜头。
优选地，所述光源为60度环形光源，所述光源与相机和镜头同轴安装。
另外，本发明还提供了一种微型化电容的自动识别抓取方法，利用上述微型化电容的自动识别抓取装置，具体步骤如下：
S1、在待抓取的物料区域对相机坐标系进行标定；
S2、机器人控制相机移动至待抓取物料的位置，通过相机拍照并传给计算机，由计算机的视觉处理系统处理后获得该物料的相机坐标；
S3、根据标定相机坐标系与机器人坐标系之间的关系，计算机自动计算真空吸嘴移动至待抓取物料位置对应的机器坐标；
S4、根据对应的机器坐标，机器人将真空吸嘴移动至物料上方，开启负压吸附装置通过真空吸嘴吸取物料。
具体地，所述S1中的对相机坐标系进行标定的具体步骤为：首先，固定好相机，将10X10mm的圆点标定板放置在相机的视场内，然后，多次改变圆点标定板的位置，每次改变圆点标定板的位置时都启动相机拍摄标定板的图像，并保证圆点标定板图像覆盖整个相机的视场，最后采用张正友标定原理计算出相机内外部参数。
优选地，所述S1中改变圆点标定板的位置的次数大于等于20。
本发明的工作原理是基于机器视觉原理，通过视觉引导机械手吸取物料，整个测试装置组装完成后，由机器人将相机镜头移至物料盒坐标点，相机将物料拍照并传输给视觉系统，视觉系统通过后台计算并定位物料在视场位置引导机械手到对应位置吸取物料。
与现有技术相比，本发明整个装置具有响应速度快、自动化程度高、吸取方便快捷稳定的优点；测试结果表明，此装置的定位吸取准确率高达99%，具有良好的定位准确度。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的俯视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。
如图1、图2所示，本实施例的一种微型化电容的自动识别抓取装置，包括光学平台1、垂直固定于光学平台1上的机器人2以及设置于光学平台1一侧与光学平台2位于同一平面的用于放置微型化电容的料盒6，还包括相机3、镜头4、光源5、真空吸嘴7，所述机器人2为四轴机器人，真空吸嘴7固定在四轴机器人的第四轴底端且真空吸嘴7与料盒6垂直，真空吸嘴7与负压吸附装置（图中未画出）连接；所述镜头4安装在相机3前端后通过相机安装板8一起固定于四轴机器人的第二关节处，镜头4端部垂直朝向光学平台2，所述光源通过光源固定架9固定于相机固定板8上；所述四轴机器人和相机3连接到安装有视觉处理系统的计算机（图中未画出）。
在实际使用过程中，所述相机3是像素为500W的COMS相机，镜头4为双远心镜头，其超低畸变和大景深可满足不同视场的需求。
为了保证图像质量，所述光源5为60度环形光源，所述光源5与相机3和镜头4同轴安装。
另外，在实际使用过程中，根据物料规格的不同，通过设计定制所对应的真空吸嘴7，保持稳定的物料吸取。真空吸嘴7可以与固定座通过快插连接，可根据不同物料方便快捷更换与之相对应的真空吸嘴7。
本实施例的安装方法为：先将机器人2垂直固定于光学平台1，保证机器人2安装的平面度；将真空吸嘴7安装在机器人2第四轴底端上；把相机3和镜头4通过相机安装板8固定于机器人2的第二关节，使相机3和镜头4保持稳固且与光学平台1垂直安装；把光源5固定于光源固定架9上，并安装于相机安装板8上，使光源5与相机3和镜头4同轴安装。
利用上述微型化电容的自动识别抓取装置对微型化电容的自动识别抓取，由于相机3和真空吸嘴7没有安装在同一位置，对两种不同的坐标系进行关联，获得机器坐标系与相机坐标系之间进行转换的定量关系，由计算机计算将真空吸嘴7移至待抓取物料位置的机器坐标。根据获得的机器坐标，机器人将真空吸嘴7自动定位至待抓取物料位置。移动真空吸嘴7至物料上方，开启负压吸附装置，在负压吸力作用下，物料被吸附至真空吸嘴7 具体步骤如下：
S1、在待抓取的物料区域对相机坐标系进行标定：在此装置的视觉系统中，由于光学镜头存在一定的畸变，为提高测量精度，在进行视觉测量之前，需要通过相机的内部参数对镜头的畸变进行校正。本系统选择基于标定板的相机离线标定方法；首先，固定好相机，将10X10mm的圆点标定板放置在相机的视场内，然后，多次改变圆点标定板的位置，本实施中改变圆点标定板的位置的次数大于等于20，每次改变圆点标定板的位置时都启动相机拍摄标定板的图像，并保证圆点标定板图像覆盖整个相机的视场，最后采用张正友标定原理计算出相机内外部参数；
S2、机器人控制相机移动至待抓取物料的位置，通过相机拍照并传给计算机，由计算机的视觉处理系统处理后获得该物料的相机坐标；
S3、根据标定相机坐标系与机器人坐标系之间的关系，计算机自动计算真空吸嘴移动至待抓取物料位置对应的机器坐标；
S4、根据对应的机器坐标，机器人将真空吸嘴移动至物料上方，开启负压吸附装置通过真空吸嘴吸取物料。
本发明的原理是基于机器视觉原理，通过视觉引导机械手吸取物料。如图 1 所示，整个测试装置组装完成后，由机器人将相机镜头移至物料盒坐标点，相机将物料拍照并传输给视觉系统，视觉系统通过后台计算并定位物料在视场位置引导机械手到对应位置吸取物料。经实际测试，本发明的定位吸取准确率高达99%，具有良好的定位准确度。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种微型化电容的自动识别抓取装置，包括光学平台、垂直固定于光学平台上的机器人以及设置于光学平台一侧与光学平台位于同一平面的用于放置微型化电容的料盒，其特征在于，还包括相机、镜头、光源、真空吸嘴，所述机器人为四轴机器人，真空吸嘴固定在四轴机器人的第四轴底端且真空吸嘴与料盒垂直，真空吸嘴与负压吸附装置连接；所述镜头安装在相机前端后通过相机安装板一起固定于四轴机器人的第二关节处，镜头端部垂直朝向光学平台，所述光源通过光源固定架固定于相机固定板上；所述四轴机器人和相机连接到安装有视觉处理系统的计算机。
2.根据权利要求1所述的微型化电容的自动识别抓取装置，其特征在于：所述相机是像素为500W的COMS相机。
3.根据权利要求1所述的微型化电容的自动识别抓取装置，其特征在于：所述镜头为双远心镜头。
4.根据权利要求1所述的微型化电容的自动识别抓取装置，其特征在于：所述光源为60度环形光源，所述光源与相机和镜头同轴安装。
5.一种微型化电容的自动识别抓取方法，其特征在于，利用如权利要求1-4任一所述的微型化电容的自动识别抓取装置，具体步骤如下：
S1、在待抓取的物料区域对相机坐标系进行标定；
S2、机器人控制相机移动至待抓取物料的位置，通过相机拍照并传给计算机，由计算机的视觉处理系统处理后获得该物料的相机坐标；
S3、根据标定相机坐标系与机器人坐标系之间的关系，计算机自动计算真空吸嘴移动至待抓取物料位置对应的机器坐标；
S4、根据对应的机器坐标，机器人将真空吸嘴移动至物料上方，开启负压吸附装置通过真空吸嘴吸取物料。
6.根据权利要求5所述的微型化电容的自动识别抓取方法，其特征在于：所述S1中的对相机坐标系进行标定的具体步骤为：首先，固定好相机，将10X10mm的圆点标定板放置在相机的视场内，然后，多次改变圆点标定板的位置，每次改变圆点标定板的位置时都启动相机拍摄标定板的图像，并保证圆点标定板图像覆盖整个相机的视场，最后采用张正友标定原理计算出相机内外部参数。
7.根据权利要求6所述的微型化电容的自动识别抓取方法，其特征在于：所述S1中改变圆点标定板的位置的次数大于等于20。
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