CN110538766B - 基于高度的点胶头闭环控制方法及系统 - Google Patents

基于高度的点胶头闭环控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供基于高度的点胶头闭环控制方法，包括步骤位置标定、建立坐标转换关系、待点胶区域扫描、坐标转换、闭环反馈。本发明还涉及基于高度的点胶头闭环控制系统。本发明通过测距装置进行标定，建立点胶头的高度补偿转换关系，并利用测距装置与图像采集装置实时采集点胶过程中的数据，形成点胶头位置的实时反馈，实现点胶头的精准控制。本发明构思巧妙，逻辑严谨，便于自动化点胶领域推广应用。

Description

基于高度的点胶头闭环控制方法及系统
技术领域
本发明涉及点胶领域，尤其涉及基于高度的点胶头闭环控制方法及系统。
背景技术
在3C行业中，自动化点胶工艺运用越来越多，其中以窄边框点胶为典型代表，目前在粘接面越来越窄的情况下，对点胶的精确控制就愈发关键。
在点胶封装制程上，由于来料(待点胶工件)不稳定等因素，如在点胶过程中，因点胶头与来料高度发生变化，导致点胶后的粘胶在来料上呈现的形状也随之发生变化，导致点胶效果无法控制。如此则需要再次点胶或进行修正而降低工作效率，甚至导致来料报废而增加制造成本。
因此，急需对点胶过程进行高度调节的闭环控制来解决的上述问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提出的一种基于高度的点胶头闭环控制方法，本发明通过测距装置进行标定，建立点胶头的高度补偿转换关系，并利用测距装置与图像采集装置实时采集点胶过程中的数据，形成点胶头位置的实时反馈，实现点胶头的精准控制。
本发明提供基于高度的点胶头闭环控制方法，包括以下步骤：
位置标定，测距装置捕捉并记录标定物位置坐标信息，点胶头接触标定物并记录得到当前点胶头第一坐标信息；
建立坐标转换关系，利用所述第一坐标信息与所述标定物位置坐标信息得到第一坐标转换矩阵，所述第一坐标转换矩阵为将所述测距装置的视觉坐标匹配至所述点胶头当前坐标；其中，所述测距装置的位置与所述点胶头的位置不变；
待点胶区域扫描，利用测距装置与图像采集装置对待点胶的区域进行扫描，捕捉待点胶区域的位置信息；
坐标转换，获取当前用胶的类型，匹配得到当前用胶的高度补偿值，并利用所述第一坐标转换矩阵与所述高度补偿值，将待点胶区域的位置信息转换至所述点胶头执行点胶指令的第二坐标信息；
闭环反馈，点胶头根据所述第二坐标信息对待点胶区域执行点胶指令，同时测距装置与点胶头同步运动，通过获取测距装置实时的第一反馈值，并通过所述第一坐标转换矩阵与所述高度补偿值生成第二反馈值，将所述第二反馈值作为点胶头控制的闭环反馈并对点胶头进行闭环控制。
优选地，所述待点胶区域的位置信息包括待点胶位置坐标信息、点胶轨迹信息。
优选地，还包括步骤：
重量校正，利用称重传感器获取连续若干次点胶后的胶量变化值，记为第一胶量，第一胶量与点胶次数的商记为第二胶量；并对所述第二胶量与当前点胶预设胶量进行匹配，若所述第二胶量在当前点胶预设胶量允许的阈值范围内，则不对点胶头的点胶阀进行调节；若所述第二胶量大于当前点胶预设胶量的上限阈值，则减少点胶头的点胶阀的输出脉冲数；若所述第二胶量小于当前点胶预设胶量的下限阈值，则增大点胶头的点胶阀的输出脉冲数。
优选地，还包括步骤：
温度校正，利用温度传感器获取点胶头内胶体的温度，记为第一温度；并对所述第一温度与当前点胶预设温度进行匹配，若所述第一温度在当前点胶预设温度允许的阈值范围内，则不对胶体温度进行调节；若所述第一温度大于当前点胶预设温度的上限阈值，则点胶阀停止出胶并等待胶体冷却至当前点胶预设温度允许的阈值范围内；若所述第一温度小于当前点胶预设温度的下限阈值，则点胶阀停止出胶并对胶体进行加热，以使得胶体加热至当前点胶预设温度允许的阈值范围内。
基于高度的点胶头闭环控制系统，包括测距装置、图像采集装置、坐标转换单元、高度反馈调节单元；其中，所述测距装置的位置与点胶头的位置不变；
所述测距装置捕捉并记录标定物位置坐标信息，用于对点胶头进行标定并建立第一坐标转换矩阵，所述第一坐标转换矩阵存储于所述坐标转换单元内；
所述坐标转换单元利用存储的第一坐标转换矩阵将所述测距装置的视觉坐标匹配至点胶头当前坐标；
点胶时，所述测距装置与所述图像采集装置同时对待点胶的区域进行扫描，捕捉待点胶区域的位置信息；所述坐标转换单元利用所述第一坐标转换矩阵与当前用胶的高度补偿值，将待点胶区域的位置信息转换至所述点胶头执行点胶指令的第二坐标信息；点胶头根据所述第二坐标信息对待点胶区域执行点胶指令，同时测距装置与点胶头同步运动，测距装置实时获取待点胶区域的第一反馈值，所述高度反馈调节单元通过所述第一坐标转换矩阵与所述高度补偿值将所述第一反馈值转换成第二反馈值，将所述第二反馈值作为点胶头控制的闭环反馈并对点胶头进行闭环控制。
优选地，所述测距装置为激光测距装置，所述图像采集装置为CCD相机。
优选地，所述高度补偿值通过获取当前用胶的类型，遍历胶型数据库匹配得到当前用胶的高度补偿值，其中，所述胶型数据库存储有胶型对应的高度补偿值。
优选地，所述待点胶区域的位置信息包括待点胶位置坐标信息、点胶轨迹信息。
优选地，还包括称重传感器、胶量反馈调节单元，所述称重传感器获取连续若干次点胶后的胶量变化值，记为第一胶量，第一胶量与点胶次数的商记为第二胶量；所述胶量反馈调节单元对所述第二胶量与当前点胶预设胶量进行匹配，若所述第二胶量在当前点胶预设胶量允许的阈值范围内，则不对点胶头的点胶阀进行调节；若所述第二胶量大于当前点胶预设胶量的上限阈值，则减少点胶头的点胶阀的输出脉冲数；若所述第二胶量小于当前点胶预设胶量的下限阈值，则增大点胶头的点胶阀的输出脉冲数。
优选地，还包括温度传感器、温度反馈调节单元；所述温度传感器获取点胶头内胶体的温度，记为第一温度；所述温度反馈调节单元对所述第一温度与当前点胶预设温度进行匹配，若所述第一温度在当前点胶预设温度允许的阈值范围内，则不对胶体温度进行调节；若所述第一温度大于当前点胶预设温度的上限阈值，则配置点胶阀停止出胶并等待胶体冷却至当前点胶预设温度允许的阈值范围内；若所述第一温度小于当前点胶预设温度的下限阈值，则配置点胶阀停止出胶并对胶体进行加热，以使得胶体加热至当前点胶预设温度允许的阈值范围内。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提供基于高度的点胶头闭环控制方法，包括步骤位置标定、建立坐标转换关系、待点胶区域扫描、坐标转换、闭环反馈。本发明还涉及基于高度的点胶头闭环控制系统。本发明通过测距装置进行标定，建立点胶头的高度补偿转换关系，并利用测距装置与图像采集装置实时采集点胶过程中的数据，形成点胶头位置的实时反馈，实现点胶头的精准控制。本发明构思巧妙，逻辑严谨，便于自动化点胶领域推广应用。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明在一实施例中的基于高度的点胶头闭环控制方法流程示意图；
图2为本发明在另一实施例中的基于高度的点胶头闭环控制方法流程示意图；
图3为本发明在一实施例中的基于高度的点胶头闭环控制系统模块化示意图；
图4为本发明在另一实施例中的基于高度的点胶头闭环控制系统模块化示意图。
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，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
基于高度的点胶头闭环控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
S0、位置标定，测距装置捕捉并记录标定物位置坐标信息，点胶头接触标定物并记录得到当前点胶头第一坐标信息；
S1、建立坐标转换关系，利用所述第一坐标信息与所述标定物位置坐标信息得到第一坐标转换矩阵，所述第一坐标转换矩阵为将所述测距装置的视觉坐标匹配至所述点胶头当前坐标；其中，所述测距装置的位置与所述点胶头的位置不变；
S2、待点胶区域扫描，利用测距装置与图像采集装置对待点胶的区域进行扫描，捕捉待点胶区域的位置信息；在本实施例中，待点胶区域的位置信息包括待点胶位置坐标信息、点胶轨迹信息，其中，可通过一个个的待点胶位置坐标形成一个待点胶的坐标点序列来描述待点胶区域，并按序列顺序溢出，执行点胶指令；也可采用起点坐标、点胶轨迹、终点坐标来描述待点胶区域。在本实施例中，图像采集装置作为待点胶区域的辅助捕捉装置，在大视野范围下对待点胶区域进行快速捕捉，便于快速精确确定点胶轨迹，同时，通过图像采集装置与测距装置相互配合，实现点胶过程的自动化跟踪，利用图像识别算法对待点胶区域进行轮廓提取，即使在点胶过程中待点胶工件发生移动，也可快速跟踪至最新位置；应当理解，测距装置与图像采集装置在使用前已经通过标定相互建立了坐标转换关系，在此不再赘述两者的标定过程。
S3、坐标转换，获取当前用胶的类型，匹配得到当前用胶的高度补偿值，并利用所述第一坐标转换矩阵与所述高度补偿值，将待点胶区域的位置信息转换至所述点胶头执行点胶指令的第二坐标信息；应当理解，当前用胶的高度补偿值配置于胶型数据库，胶型数据库可通过预先建立好的包括若干胶型的参数，胶型的参数至少包括用胶的高度补偿值，即点胶头离待点胶区域的高度值；在另一实施例中，胶型数据库可通过在点胶过程中进行获取并建立，例如，对于流动性较好的胶，高度补偿值取值因小些，防止因重力加速度作用，导致散胶，影响点胶质量；对于流动性较差的胶，高度补偿值取值因大些，防止胶体拉丝现象。
S4、闭环反馈，点胶头根据所述第二坐标信息对待点胶区域执行点胶指令，同时测距装置与点胶头同步运动，通过获取测距装置实时的第一反馈值，并通过所述第一坐标转换矩阵与所述高度补偿值生成第二反馈值，将所述第二反馈值作为点胶头控制的闭环反馈并对点胶头进行闭环控制。
如图2所示，在对点胶头高度的精准控制下，出胶量的精准性同样制约着点胶质量，在一优选实施例中，还包括步骤：
S5、重量校正，利用称重传感器获取连续若干次点胶后的胶量变化值，记为第一胶量，第一胶量与点胶次数的商记为第二胶量；并对所述第二胶量与当前点胶预设胶量进行匹配，若所述第二胶量在当前点胶预设胶量允许的阈值范围内，则不对点胶头的点胶阀进行调节；若所述第二胶量大于当前点胶预设胶量的上限阈值，则减少点胶头的点胶阀的输出脉冲数；若所述第二胶量小于当前点胶预设胶量的下限阈值，则增大点胶头的点胶阀的输出脉冲数。在本实施例中，通过对出胶量的反馈控制，在点胶头高度的精准控制基础上，进一步实现精准点胶。
如图2所示，在对点胶头高度的精准控制下，胶体的温度影响着胶体的流动性；在一优选实施例中，还包括步骤：
S6、温度校正，利用温度传感器获取点胶头内胶体的温度，记为第一温度；并对所述第一温度与当前点胶预设温度进行匹配，若所述第一温度在当前点胶预设温度允许的阈值范围内，则不对胶体温度进行调节；若所述第一温度大于当前点胶预设温度的上限阈值，则点胶阀停止出胶并等待胶体冷却至当前点胶预设温度允许的阈值范围内；若所述第一温度小于当前点胶预设温度的下限阈值，则点胶阀停止出胶并对胶体进行加热，以使得胶体加热至当前点胶预设温度允许的阈值范围内。在本实施例中，通过对胶体温度的反馈控制，在点胶头高度的精准控制基础上，进一步实现精准点胶。
基于高度的点胶头闭环控制系统，如图3所示，包括测距装置、图像采集装置、坐标转换单元、高度反馈调节单元；其中，所述测距装置的位置与点胶头的位置不变；如图4所示，所述测距装置为激光测距装置，所述图像采集装置为CCD相机。
所述测距装置捕捉并记录标定物位置坐标信息，用于对点胶头进行标定并建立第一坐标转换矩阵，所述第一坐标转换矩阵存储于所述坐标转换单元内；
所述坐标转换单元利用存储的第一坐标转换矩阵将所述测距装置的视觉坐标匹配至点胶头当前坐标；
点胶时，所述测距装置与所述图像采集装置同时对待点胶的区域进行扫描，捕捉待点胶区域的位置信息；所述坐标转换单元利用所述第一坐标转换矩阵与当前用胶的高度补偿值，将待点胶区域的位置信息转换至所述点胶头执行点胶指令的第二坐标信息；点胶头根据所述第二坐标信息对待点胶区域执行点胶指令，同时测距装置与点胶头同步运动，测距装置实时获取待点胶区域的第一反馈值，所述高度反馈调节单元通过所述第一坐标转换矩阵与所述高度补偿值将所述第一反馈值转换成第二反馈值，将所述第二反馈值作为点胶头控制的闭环反馈并对点胶头进行闭环控制。
在一优选实施例中，所述高度补偿值通过获取当前用胶的类型，遍历胶型数据库匹配得到当前用胶的高度补偿值，其中，所述胶型数据库存储有胶型对应的高度补偿值。在本实施例中，胶型数据库可通过预先建立好的包括若干胶型的参数，胶型的参数至少包括用胶的高度补偿值，即点胶头离待点胶区域的高度值；在另一实施例中，胶型数据库可通过在点胶过程中进行获取并建立，例如，对于流动性较好的胶，高度补偿值取值因小些，防止因重力加速度作用，导致散胶，影响点胶质量；对于流动性较差的胶，高度补偿值取值因大些，防止胶体拉丝现象。
在一优选实施例中，所述待点胶区域的位置信息包括待点胶位置坐标信息、点胶轨迹信息。在本实施例中，可通过一个个的待点胶位置坐标形成一个待点胶的坐标点序列来描述待点胶区域，并按序列顺序溢出，执行点胶指令；也可采用起点坐标、点胶轨迹、终点坐标来描述待点胶区域。在本实施例中，图像采集装置作为待点胶区域的辅助捕捉装置，在大视野范围下对待点胶区域进行快速捕捉，便于快速精确确定点胶轨迹，同时，通过图像采集装置与测距装置相互配合，实现点胶过程的自动化跟踪，利用图像识别算法对待点胶区域进行轮廓提取，即使在点胶过程中待点胶工件发生移动，也可快速跟踪至最新位置；应当理解，测距装置与图像采集装置在使用前已经通过标定相互建立了坐标转换关系，在此不再赘述两者的标定过程。
在一优选实施例中，在对点胶头高度的精准控制下，出胶量的精准性同样制约着点胶质量；如图4所示，基于高度的点胶头闭环控制系统还包括称重传感器、胶量反馈调节单元，所述称重传感器获取连续若干次点胶后的胶量变化值，记为第一胶量，第一胶量与点胶次数的商记为第二胶量；所述胶量反馈调节单元对所述第二胶量与当前点胶预设胶量进行匹配，若所述第二胶量在当前点胶预设胶量允许的阈值范围内，则不对点胶头的点胶阀进行调节；若所述第二胶量大于当前点胶预设胶量的上限阈值，则减少点胶头的点胶阀的输出脉冲数；若所述第二胶量小于当前点胶预设胶量的下限阈值，则增大点胶头的点胶阀的输出脉冲数。
在一优选实施例中，在对点胶头高度的精准控制下，胶体的温度影响着胶体的流动性；如图4所示，基于高度的点胶头闭环控制系统还包括温度传感器、温度反馈调节单元；所述温度传感器获取点胶头内胶体的温度，记为第一温度；所述温度反馈调节单元对所述第一温度与当前点胶预设温度进行匹配，若所述第一温度在当前点胶预设温度允许的阈值范围内，则不对胶体温度进行调节；若所述第一温度大于当前点胶预设温度的上限阈值，则配置点胶阀停止出胶并等待胶体冷却至当前点胶预设温度允许的阈值范围内；若所述第一温度小于当前点胶预设温度的下限阈值，则配置点胶阀停止出胶并对胶体进行加热，以使得胶体加热至当前点胶预设温度允许的阈值范围内。
本发明通过测距装置进行标定，建立点胶头的高度补偿转换关系，并利用测距装置与图像采集装置实时采集点胶过程中的数据，形成点胶头位置的实时反馈，实现点胶头的精准控制。本发明构思巧妙，逻辑严谨，便于自动化点胶领域推广应用。
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于高度的点胶头闭环控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
位置标定，测距装置捕捉并记录标定物位置坐标信息，点胶头接触标定物并记录得到当前点胶头第一坐标信息；
建立坐标转换关系，利用所述第一坐标信息与所述标定物位置坐标信息得到第一坐标转换矩阵，所述第一坐标转换矩阵为将所述测距装置的视觉坐标匹配至所述点胶头当前坐标；其中，所述测距装置的位置与所述点胶头的位置不变；
待点胶区域扫描，利用测距装置与图像采集装置对待点胶的区域进行扫描，捕捉待点胶区域的位置信息；
坐标转换，获取当前用胶的类型，匹配得到当前用胶的高度补偿值，并利用所述第一坐标转换矩阵与所述高度补偿值，将待点胶区域的位置信息转换至所述点胶头执行点胶指令的第二坐标信息；其中，当前用胶的高度补偿值配置于胶型数据库；流动性较好的胶的高度补偿值大于流动性较差的胶的高度补偿值；
闭环反馈，点胶头根据所述第二坐标信息对待点胶区域执行点胶指令，同时测距装置与点胶头同步运动，通过获取测距装置实时的第一反馈值，并通过所述第一坐标转换矩阵与所述高度补偿值生成第二反馈值，将所述第二反馈值作为点胶头控制的闭环反馈并对点胶头进行闭环控制。
2.如权利要求1所述的基于高度的点胶头闭环控制方法，其特征在于，所述待点胶区域的位置信息包括待点胶位置坐标信息、点胶轨迹信息。
3.如权利要求1所述的基于高度的点胶头闭环控制方法，其特征在于，还包括步骤：
重量校正，利用称重传感器获取连续若干次点胶后的胶量变化值，记为第一胶量，第一胶量与点胶次数的商记为第二胶量；并对所述第二胶量与当前点胶预设胶量进行匹配，若所述第二胶量在当前点胶预设胶量允许的阈值范围内，则不对点胶头的点胶阀进行调节；若所述第二胶量大于当前点胶预设胶量的上限阈值，则减少点胶头的点胶阀的输出脉冲数；若所述第二胶量小于当前点胶预设胶量的下限阈值，则增大点胶头的点胶阀的输出脉冲数。
4.如权利要求1-3任一项所述的基于高度的点胶头闭环控制方法，其特征在于，还包括步骤：
温度校正，利用温度传感器获取点胶头内胶体的温度，记为第一温度；并对所述第一温度与当前点胶预设温度进行匹配，若所述第一温度在当前点胶预设温度允许的阈值范围内，则不对胶体温度进行调节；若所述第一温度大于当前点胶预设温度的上限阈值，则点胶阀停止出胶并等待胶体冷却至当前点胶预设温度允许的阈值范围内；若所述第一温度小于当前点胶预设温度的下限阈值，则点胶阀停止出胶并对胶体进行加热，以使得胶体加热至当前点胶预设温度允许的阈值范围内。
5.基于高度的点胶头闭环控制系统，其特征在于：被配置成执行如权利要求1所述的基于高度的点胶头闭环控制方法，包括测距装置、图像采集装置、坐标转换单元、高度反馈调节单元；其中，所述测距装置的位置与点胶头的位置不变；
所述测距装置捕捉并记录标定物位置坐标信息，用于对点胶头进行标定并建立第一坐标转换矩阵，所述第一坐标转换矩阵存储于所述坐标转换单元内；
所述坐标转换单元利用存储的第一坐标转换矩阵将所述测距装置的视觉坐标匹配至点胶头当前坐标；
点胶时，所述测距装置与所述图像采集装置同时对待点胶的区域进行扫描，捕捉待点胶区域的位置信息；所述坐标转换单元利用所述第一坐标转换矩阵与当前用胶的高度补偿值，将待点胶区域的位置信息转换至所述点胶头执行点胶指令的第二坐标信息；点胶头根据所述第二坐标信息对待点胶区域执行点胶指令，同时测距装置与点胶头同步运动，测距装置实时获取待点胶区域的第一反馈值，所述高度反馈调节单元通过所述第一坐标转换矩阵与所述高度补偿值将所述第一反馈值转换成第二反馈值，将所述第二反馈值作为点胶头控制的闭环反馈并对点胶头进行闭环控制。
6.如权利要求5所述的基于高度的点胶头闭环控制系统，其特征在于：所述测距装置为激光测距装置，所述图像采集装置为CCD相机。
7.如权利要求5所述的基于高度的点胶头闭环控制系统，其特征在于：所述高度补偿值通过获取当前用胶的类型，遍历胶型数据库匹配得到当前用胶的高度补偿值，其中，所述胶型数据库存储有胶型对应的高度补偿值。
8.如权利要求5所述的基于高度的点胶头闭环控制系统，其特征在于：所述待点胶区域的位置信息包括待点胶位置坐标信息、点胶轨迹信息。
9.如权利要求5所述的基于高度的点胶头闭环控制系统，其特征在于：还包括称重传感器、胶量反馈调节单元，所述称重传感器获取连续若干次点胶后的胶量变化值，记为第一胶量，第一胶量与点胶次数的商记为第二胶量；所述胶量反馈调节单元对所述第二胶量与当前点胶预设胶量进行匹配，若所述第二胶量在当前点胶预设胶量允许的阈值范围内，则不对点胶头的点胶阀进行调节；若所述第二胶量大于当前点胶预设胶量的上限阈值，则减少点胶头的点胶阀的输出脉冲数；若所述第二胶量小于当前点胶预设胶量的下限阈值，则增大点胶头的点胶阀的输出脉冲数。
10.如权利要求5-9任一项所述的基于高度的点胶头闭环控制系统，其特征在于：还包括温度传感器、温度反馈调节单元；所述温度传感器获取点胶头内胶体的温度，记为第一温度；所述温度反馈调节单元对所述第一温度与当前点胶预设温度进行匹配，若所述第一温度在当前点胶预设温度允许的阈值范围内，则不对胶体温度进行调节；若所述第一温度大于当前点胶预设温度的上限阈值，则配置点胶阀停止出胶并等待胶体冷却至当前点胶预设温度允许的阈值范围内；若所述第一温度小于当前点胶预设温度的下限阈值，则配置点胶阀停止出胶并对胶体进行加热，以使得胶体加热至当前点胶预设温度允许的阈值范围内。
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