CN110201845B - 用于曲面镜片的引导点胶方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于曲面镜片的引导点胶方法及装置，方法包括运动控制装置获取曲面镜片，根据曲面镜片的边缘需要，逐次旋转曲面镜片到合适位置，控制侧面相机和上相机，完成全部N个位置检测，及在曲面镜片被点完胶后，放置曲面镜片到指定位置；侧面相机检测曲面镜片的(Xi，Zi)位置，运动控制装置将上相机调整至合适位置；被调整到合适位置的上相机检测曲面镜片(Xi，Yi)位置，结合曲面镜片的(Xi，Zi)位置信息，得到曲面镜片的(Xi，Yi，Zi)位置信息，结合曲面镜片的旋转和仰角的位置状态(Wi，Ti)，得到曲面镜片的空间信息(Xi，Yi，Zi，Wi，Ti)；当曲面镜片N点空间位置信息全部获取完，运动控制装置根据空间位置关系(Xi，Yi，Zi，Wi，Ti)，将点胶装置移动到对应位置，实现对曲面镜片的点胶。本发明提高了曲面镜片点胶的精准性。
Description
技术领域
本发明涉及点胶技术领域，尤其涉及一种用于曲面镜片的引导点胶方法及装置。
背景技术
3D曲面镜片被大量运用于通用眼镜和特殊功能眼镜，如AR和VR眼镜。在3D曲面镜片被装配成眼镜过程中，需要进行重要工序点胶，并与其他器件进行粘合。点胶的精度和准确性直接影响产品的质量。所以，一种能精准引导3D曲面镜片点胶的方法及装置是迫切需要的。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于曲面镜片的引导点胶方法及装置，以提高曲面镜片点胶的精准性。
为实现上述目的，本发明提供一种用于曲面镜片的引导点胶方法，所述方法应用于曲面镜片引导点胶装置，所述曲面镜片引导点胶装置包括：运动控制装置、侧面相机、上相机，所述方法包括以下步骤：
运动控制装置获取曲面镜片，并将所述曲面镜片放置到点胶平台上；
所述运动控制装置根据曲面镜片的边缘需要抽样检测N个位置，逐次旋转曲面镜片到合适位置，控制所述侧面相机和上相机，完成全部N个位置检测，及在所述曲面镜片被点完胶后，放置所述曲面镜片到指定位置，其中N为大于0的整数；
所述侧面相机根据所述运动控制装置的控制指令，检测所述曲面镜片在X、Z方向的坐标位置信息，得到曲面镜片的(Xi，Zi)位置信息，并发送至所述运动控制装置，由所述运动控制装置将上相机调整至合适位置；
被调整到合适位置的上相机，根据所述运动控制装置的控制指令，检测所述曲面镜片在X、Y方向的坐标位置信息，得到曲面镜片的(Xi，Yi)位置信息，并结合所述侧面相机检测出的曲面镜片的(Xi，Zi)位置信息，得到所述曲面镜片的(Xi，Yi，Zi)位置信息，结合曲面镜片的旋转和仰角的位置状态(Wi，Ti)，得到曲面镜片的空间信息为(Xi，Yi，Zi，Wi，Ti)；
当曲面镜片轮廓的N点的空间位置信息全部获取完，所述运动控制装置根据检测到的曲面镜片轮廓的N点空间位置关系(Xi，Yi，Zi，Wi，Ti)，将点胶装置移动到对应位置，实现对所述曲面镜片的点胶。
其中，所述侧面相机检测所述曲面镜片在X、Z方向的坐标位置信息，得到曲面镜片的(Xi，Zi)位置信息的步骤包括：
所述侧面相机获取所述曲面镜片在旋转和仰角(Wi，Ti)位置的边缘图像后，利用图形图像算法获取边缘位置信息，然后转化成世界空间坐标(Xi，Zi)，得到曲面镜片在X、Z方向的坐标位置信息，并发送给所述运动控制装置，由所述运动控制装置将上相机调整至合适位置。
其中，所述被调整到合适位置的上相机，根据所述运动控制装置的控制指令，检测所述曲面镜片在X、Y方向的坐标位置信息，得到曲面镜片的(Xi，Yi)位置信息的步骤包括：
所述被调整到合适位置上相机，获取所述曲面镜片在旋转和仰角(Wi，Ti)位置的清晰边缘图像，利用图形图像算法获取边缘位置信息
然后转化成世界空间坐标(Xi，Yi)，得到曲面镜片的(Xi，Yi)位置信息。
其中，所述曲面镜片为3D曲面镜片。
其中，所述侧面相机与所述曲面镜片之间，以及上相机与所述曲面镜片之间均设有光源。
本发明还提出一种用于曲面镜片的引导点胶装置，包括运动控制装置、侧面相机和上相机，其中：
所述运动控制装置，用于获取曲面镜片，将所述曲面镜片放置到点胶平台上，并根据曲面镜片的边缘需要抽样检测N个位置，逐次旋转曲面镜片到合适位置，完成全部N个位置检测及被点完胶后，放置曲面镜片到指定位置，其中N为大于0的整数；
所述侧面相机，用于根据所述运动控制装置的控制指令，检测所述曲面镜片在X、Z方向的坐标位置信息，得到曲面镜片的(Xi，Zi)位置信息，并发送至所述运动控制装置，由所述运动控制装置将上相机调整至合适位置；
所述上相机，用于在调整位置后，根据所述运动控制装置的控制指令，检测所述曲面镜片在X、Y方向的坐标位置信息，得到曲面镜片的(Xi，Yi)位置信息，并结合所述侧面相机检测出的曲面镜片的(Xi，Zi)位置信息，得到所述曲面镜片的(Xi，Yi，Zi)位置信息，结合曲面镜片的旋转和仰角的位置状态(Wi，Ti)，得到曲面镜片的空间信息为(Xi，Yi，Zi，Wi，Ti)；
所述运动控制装置，还用于当曲面镜片轮廓的N点的空间位置信息全部获取完，根据检测到的曲面镜片轮廓的N点空间位置关系(Xi，Yi，Zi，Wi，Ti)，将点胶装置移动到对应位置，实现对所述曲面镜片的点胶。
其中，所述曲面镜片为3D曲面镜片。
其中，所述侧面相机与所述曲面镜片之间，以及上相机与所述曲面镜片之间均设有光源。
本发明的有益效果是：本发明提出了一种用于曲面镜片的引导点胶方法及装置，采用双摄像头实现3D曲面镜片的引导点胶，该方法通过侧面相机精确监测镜片边缘点X，Z位置信息，上相机精准监测镜片的边缘点的X，Y位置信息，综合镜片的边缘点的X，Y，Z信息，引导点胶装置的喷胶嘴将胶水准确喷涂于镜片边缘，从而提高了曲面镜片点胶的精准性。
附图说明
图1是本发明用于曲面镜片的引导点胶方法的流程示意图；
图2是本发明用于曲面镜片的引导点胶装置的架构原理示意图；
图3是本发明侧面相机监测镜片边缘X，Z信息的示意图；
图4是本发明上相机监测3D曲面镜片边缘X，Y信息的示意图；
图5是本发明上相机获取原始图像的示意图；
图6是本发明对上相机获取的原始图像预处理后对镜片边缘精准定位示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
具体地，请参照图1，本发明提出一种用于曲面镜片的引导点胶方法，所述方法应用于曲面镜片引导点胶装置，所述曲面镜片引导点胶装置包括：运动控制装置、侧面相机、上相机，所述方法包括以下步骤：
步骤S1，运动控制装置获取曲面镜片，并将所述曲面镜片放置到点胶平台上：
步骤S2，所述运动控制装置根据曲面镜片的边缘需要抽样检测N个位置，逐次旋转曲面镜片到合适位置，控制所述侧面相机和上相机，完成全部N个位置检测，及在所述曲面镜片被点完胶后，放置所述曲面镜片到指定位置，其中N为大于0的整数；
步骤S3，所述侧面相机根据所述运动控制装置的控制指令，检测所述曲面镜片在X、Z方向的坐标位置信息，得到曲面镜片的(Xi，Zi)位置信息，并发送至所述运动控制装置，由所述运动控制装置将上相机调整至合适位置；
步骤S4，被调整到合适位置的上相机，根据所述运动控制装置的控制指令，检测所述曲面镜片在X、Y方向的坐标位置信息，得到曲面镜片的(Xi，Yi)位置信息，并结合所述侧面相机检测出的曲面镜片的(Xi，Zi)位置信息，得到所述曲面镜片的(Xi，Yi，Zi)位置信息，结合曲面镜片的旋转和仰角的位置状态(Wi，Ti)，得到曲面镜片的空间信息为(Xi，Yi，Zi，Wi，Ti)；
步骤S5，当曲面镜片轮廓的N点的空间位置信息全部获取完，所述运动控制装置根据检测到的曲面镜片轮廓的N点空间位置关系(Xi，Yi，Zi，Wi，Ti)，将点胶装置移动到对应位置，实现对所述曲面镜片的点胶。
其中，所述侧面相机检测所述曲面镜片在X、Z方向的坐标位置信息，得到曲面镜片的(Xi，Zi)位置信息的步骤包括：
所述侧面相机获取所述曲面镜片在旋转和仰角(Wi，Ti)位置的边缘图像后，利用图形图像算法获取边缘位置信息，然后转化成世界空间坐标(Xi，Zi)，得到曲面镜片在X、Z方向的坐标位置信息，并发送给所述运动控制装置，由所述运动控制装置将上相机调整至合适位置。
其中，所述被调整到合适位置的上相机，根据所述运动控制装置的控制指令，检测所述曲面镜片在X、Y方向的坐标位置信息，得到曲面镜片的(Xi，Yi)位置信息的步骤包括：
所述被调整到合适位置上相机，获取所述曲面镜片在旋转和仰角(Wi，Ti)位置的清晰边缘图像，利用图形图像算法获取边缘位置信息
然后转化成世界空间坐标(Xi，Yi)，得到曲面镜片的(Xi，Yi)位置信息。
其中，所述曲面镜片为3D曲面镜片。
所述侧面相机与所述曲面镜片之间，以及上相机与所述曲面镜片之间均设有光源。
此外，本发明还提出一种用于曲面镜片的引导点胶装置，包括运动控制装置、侧面相机和上相机，其中：
所述运动控制装置，用于获取曲面镜片，将所述曲面镜片放置到点胶平台上，并根据曲面镜片的边缘需要抽样检测N个位置，逐次旋转曲面镜片到合适位置，完成全部N个位置检测及被点完胶后，放置曲面镜片到指定位置，其中N为大于0的整数；
所述侧面相机，用于根据所述运动控制装置的控制指令，检测所述曲面镜片在X、Z方向的坐标位置信息，得到曲面镜片的(Xi，Zi)位置信息，并发送至所述运动控制装置，由所述运动控制装置将上相机调整至合适位置；
所述上相机，用于在调整位置后，根据所述运动控制装置的控制指令，检测所述曲面镜片在X、Y方向的坐标位置信息，得到曲面镜片的(Xi，Yi)位置信息，并结合所述侧面相机检测出的曲面镜片的(Xi，Zi)位置信息，得到所述曲面镜片的(Xi，Yi，Zi)位置信息，结合曲面镜片的旋转和仰角的位置状态(Wi，Ti)，得到曲面镜片的空间信息为(Xi，Yi，Zi，Wi，Ti)；
所述运动控制装置，还用于当曲面镜片轮廓的N点的空间位置信息全部获取完，根据检测到的曲面镜片轮廓的N点空间位置关系(Xi，Yi，Zi，Wi，Ti)，将点胶装置移动到对应位置，实现对所述曲面镜片的点胶。
所述曲面镜片为3D曲面镜片。
所述侧面相机与所述曲面镜片之间，以及上相机与所述曲面镜片之间均设有光源，如图3及图4所示。
以下结合实例，对本发明实施例方案进行详细阐述：
本发明提出了一种采用双摄像头实现3D曲面镜片的引导点胶方法，该方法通过侧面相机精确监测镜片边缘点X，Z信息，上方相机精准监测镜片的边缘点的X，Y信息，综合镜片的边缘点的X，Y，Z信息，引导喷胶嘴将胶水准确喷涂于镜片边缘。
具体功能及实现原理结合图2、图3、图4、图5及图6阐述如下：
110使用运动控制装置及执行机构(以下简称运动控制装置)，负责获取和释放3D曲面镜片，3D曲面镜片的旋转和仰角的改变，调整侧面相机和上相机的位置，并旋转完成点胶。
111运动控制装置首先将3D曲面镜片取到放置的机构上，然后根据3D曲面镜片边缘需要抽样检测N个位置(Xi，Yi，Zi)，N≥1，1≤i≤N，逐次旋转到合适位置，完成了全部N个位置检测及被点完胶后，放置到指定位置。
120 3D曲面镜片，被点胶的对象。
130侧面相机，负责检测3D曲面镜片的(Xi，Zi)位置信息，侧面相机位置受运动机构的X轴和Z轴控制。
140侧面相机获取3D曲面镜片在旋转和仰角(Wi，Ti)位置的边缘图像后，利用图形图像算法获取边缘位置信息
然后转化成世界空间坐标(Xi，Zi)，并发送给控制装置，将上相机150调整至合适位置。
141侧面相机检测到的3D曲面镜片的(Xi，Zi)信息，用于调整上相机位置。
150被调整到合适位置上相机，上相机获取3D曲面镜片在旋转和仰角(Wi，Ti)位置的清晰边缘图像，利用图形图像算法获取边缘位置信息
然后转化成世界空间坐标(Xi，Yi)，结合侧面相机检测的(Xi，Zi)，确定3D曲面镜片边缘的空间位置信息(Xi，Yi，Zi)。
160上相机检测到的3D曲面镜片的(Xi，Yi)，结合侧面相机检测的(Xi，Zi)，确定3D曲面镜片边缘的空间位置信息(Xi，Yi，Zi)。上相机位置受运动机构的X轴、Y轴和Z轴控制。同时记录镜片的旋转和仰角的位置状态(Wi，Ti)，则点胶空间位置信息为(Xi，Yi，Zi，Wi，Ti)。
161侧面相机和上相机一起检测出的3D曲面镜片的(Xi，Yi，Zi)，与镜片的旋转和仰角的位置状态(Wi，Ti)，空间的信息为(Xi，Yi，Zi，Wi，Ti)。当N点的空间位置信息全部获取，发送到运动控制装置，实现3D曲面镜片的边缘轮廓的点胶。
170点胶装置，运动控制装置根据检测到3D曲面镜片轮廓的N点空间位置关系，将点胶装置移动到准确位置，实现对3D曲面镜片的点胶。
171运动控制装置根据N点空间位置(Xi，Yi，Zi，Wi，Ti)，分别控制3D曲面镜片的旋转位置和仰角，点胶嘴的空间位置(Xi，Yi，Zi)完成准确的点胶。
如图3所示，本发明侧面相机监测镜片边缘X，Z信息的原理如下：
210侧面相机，如130所描述，用于检测3D曲面镜片的边缘轮廓点的(Xi，Zi)信息。
220照明光源(不限定正面照明，背面照明，同轴或非同轴等光源)。
230被检测3D曲面镜片的轮廓点(Xi，Zi)。
240 3D曲面镜片。
如图4所示，本发明上相机监测镜片边缘X，Y信息的原理如下：
310上相机，如130所描述，用于检测3D曲面镜片的边缘轮廓点的(Xi，Yi)信息。
320照明光源(不限定正面照明，背面照明，同轴或非同轴等光源)。
330被检测3D曲面镜片的轮廓点的(Xi，Yi)。
340 3D曲面镜片与240相同。
本发明提出了一种用于曲面镜片的引导点胶方法及装置，采用双摄像头实现3D曲面镜片的引导点胶，该方法通过侧面相机精确监测镜片边缘点X，Z位置信息，上相机精准监测镜片的边缘点的X，Y位置信息，综合镜片的边缘点的X，Y，Z信息，引导点胶装置的喷胶嘴将胶水准确喷涂于镜片边缘，从而提高了曲面镜片点胶的精准性。
相比现有技术，本发明利用双视觉，自动获取3D曲面边缘轮廓，基于双视觉方法提取轮廓点，组成三维轮廓点，以此来实现空间准确点胶。本发明广泛运用于3D物体轮廓的点胶和激光焊接等领域。
本发明的原理：
1)侧面相机和上相机在特定的工作距离下，通过图像坐标能转换成工作距离下的平面坐标，侧面相机的图像左边
通过仿射变换转化为(Xi，Zi)，上相机的图像坐标/>
通过仿射变换转化成(Xi，Yi)。
实施例：获取一组为M(M≥4)个相机坐标
和对应的机械坐标/>
利用最小二乘法获取，获取彷射矩阵的参数，反射矩阵定义如公式(1)所示，(Tx，Ty)，坐标偏移量，r为旋转角度，t为切斜角度，(Sx，Sy)为缩放比例。最小二乘法约束获取反射矩阵参数，如公式(2)所示，分别获取各自的转化矩阵，Affineside和Affineup。
2)侧面相机和上相机分别获取清晰的3D曲面镜片的轮廓图像I，效果如图5所示，相机的对焦面位于轮廓处，呈现轮廓清晰，背景虚化，其特点是轮廓方向强，显著性强。梯度或是方差相关算法进一步图像轮廓(实施例：Laplace of Gauss增强轮廓)。结合方向平滑算法(实施例：通过图像梯度dx，dy获取纹理方向，然后在纹理方向进行平滑运算，如BoxFilter、gauss等)，对边缘有局部小破损区域按照方向复原图像Ien。
3)在增强复原的图像Ien上，在感兴趣区域内采用局部自适应对比差异获取边缘信息。采用半径为r的Box Filter或Gauss Filter对图像Ien进行平滑等到图像Ien-sm，某一点标记为边缘点的判决为：Ien(i，j)-Ien-sm(i，j)≥Thr，则Mask(i，j)＝1，否则Mask(i，j)＝0，Thr为设定的阈值。Mask(i，j)＝1进行开闭运算，及几何特征(实施例：连通域面积、外接矩形边长等)去除干扰点。侧面相机和上相机感兴趣区域内的边缘获取其中心，作为图像轮廓点
和/>
输出，经过转化矩阵得到相应的位置信息：
和/>
综合两者获取得空间信息(Xi，Yi，Zi)。上相机获取的原始图像预处理后对镜片边缘精准定位示意如图6所示。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种用于曲面镜片的引导点胶方法，其特征在于，所述方法应用于曲面镜片引导点胶装置，所述曲面镜片引导点胶装置包括：运动控制装置、侧面相机、上相机，所述方法包括以下步骤：
运动控制装置获取曲面镜片，并将所述曲面镜片放置到点胶平台上；
所述运动控制装置根据曲面镜片的边缘需要抽样检测N个位置，逐次旋转曲面镜片到合适位置，控制所述侧面相机和上相机，完成全部N个位置检测，及在所述曲面镜片被点完胶后，放置所述曲面镜片到指定位置，其中N为大于0的整数；
所述侧面相机根据所述运动控制装置的控制指令，检测所述曲面镜片在X、Z方向的坐标位置信息，得到曲面镜片的(Xi，Zi)位置信息，并发送至所述运动控制装置，由所述运动控制装置将上相机调整至合适位置；
被调整到合适位置的上相机，根据所述运动控制装置的控制指令，检测所述曲面镜片在X、Y方向的坐标位置信息，得到曲面镜片的(Xi，Yi)位置信息，并结合所述侧面相机检测出的曲面镜片的(Xi，Zi)位置信息，得到所述曲面镜片的(Xi，Yi，Zi)位置信息，结合曲面镜片的旋转和仰角的位置状态(Wi，Ti)，得到曲面镜片的空间信息为(Xi，Yi，Zi，Wi，Ti)；
当曲面镜片轮廓的N点的空间位置信息全部获取完，所述运动控制装置根据检测到的曲面镜片轮廓的N点空间位置关系(Xi，Yi，Zi，Wi，Ti)，将点胶装置移动到对应位置，实现对所述曲面镜片的点胶。
2.根据权利要求1所述的用于曲面镜片的引导点胶方法，其特征在于，所述侧面相机检测所述曲面镜片在X、Z方向的坐标位置信息，得到曲面镜片的(Xi，Zi)位置信息的步骤包括：
所述侧面相机获取所述曲面镜片在旋转和仰角(Wi，Ti)位置的边缘图像后，利用图形图像算法获取边缘位置信息，然后转化成世界空间坐标(Xi，Zi)，得到曲面镜片在X、Z方向的坐标位置信息，并发送给所述运动控制装置，由所述运动控制装置将上相机调整至合适位置。
3.根据权利要求1所述的用于曲面镜片的引导点胶方法，其特征在于，所述被调整到合适位置的上相机，根据所述运动控制装置的控制指令，检测所述曲面镜片在X、Y方向的坐标位置信息，得到曲面镜片的(Xi，Yi)位置信息的步骤包括：
所述被调整到合适位置上相机，获取所述曲面镜片在旋转和仰角(Wi，Ti)位置的清晰边缘图像，利用图形图像算法获取边缘位置信息(xupcamrea，yupcamrea)，然后转化成世界空间坐标(Xi，Yi)，得到曲面镜片的(Xi，Yi)位置信息。
4.根据权利要求1所述的用于曲面镜片的引导点胶方法，其特征在于，所述曲面镜片为3D曲面镜片。
5.根据权利要求1所述的用于曲面镜片的引导点胶方法，其特征在于，所述侧面相机与所述曲面镜片之间，以及上相机与所述曲面镜片之间均设有光源。
6.一种用于曲面镜片的引导点胶装置，其特征在于，包括运动控制装置、侧面相机和上相机，其中：
所述运动控制装置，用于获取曲面镜片，将所述曲面镜片放置到点胶平台上，并根据曲面镜片的边缘需要抽样检测N个位置，逐次旋转曲面镜片到合适位置，完成全部N个位置检测及被点完胶后，放置曲面镜片到指定位置，其中N为大于0的整数；
所述侧面相机，用于根据所述运动控制装置的控制指令，检测所述曲面镜片在X、Z方向的坐标位置信息，得到曲面镜片的(Xi，Zi)位置信息，并发送至所述运动控制装置，由所述运动控制装置将上相机调整至合适位置
所述上相机，用于在调整位置后，根据所述运动控制装置的控制指令，检测所述曲面镜片在X、Y方向的坐标位置信息，得到曲面镜片的(Xi，Yi)位置信息，并结合所述侧面相机检测出的曲面镜片的(Xi，Zi)位置信息，得到所述曲面镜片的(Xi，Yi，Zi)位置信息，结合曲面镜片的旋转和仰角的位置状态(Wi，Ti)，得到曲面镜片的空间信息为(Xi，Yi，Zi，Wi，Ti)；
所述运动控制装置，还用于当曲面镜片轮廓的N点的空间位置信息全部获取完，根据检测到的曲面镜片轮廓的N点空间位置关系(Xi，Yi，Zi，Wi，Ti)，将点胶装置移动到对应位置，实现对所述曲面镜片的点胶；所述曲面镜片为3D曲面镜片；所述侧面相机与所述曲面镜片之间以及上相机与所述曲面镜片之间均设有光源。
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