CN110966933B - 一种针对点胶机的针头位置偏差测量方法及装置 - Google Patents

一种针对点胶机的针头位置偏差测量方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种针对点胶机的针头位置偏差测量方法及装置，方法包括：将针头探入到校准孔内，启动位于校准孔上方的激光校准器，使激光校准器以校准孔的轴心线为轴心进行旋转测距，测量针头与激光校准器之间的距离，根据测得数值通过哈森算法进行偏差值计算；本发明通过设置在校准孔上方的激光校准器对针头进行旋转测距并记录距离信息，然后根据测得的数值通过哈森算法进行偏差值计算，实现了对点胶机的针头位置偏差的测量功能。

Description

一种针对点胶机的针头位置偏差测量方法及装置
技术领域
本发明涉及一种针对点胶机的针头位置偏差测量方法及装置。
背景技术
目前点胶机的校准方法有摄像头校准，装置内的环境光经过反光打到摄像头上会干扰摄像头成像，且针头在摄像头视野内的图像较小，摄像头大概率找不到针头位置，需要人工辅助校准自动化程度低且可靠性差，效率低，受环境光的影响大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种针对点胶机的针头位置偏差测量方法及装置。
本发明所采用的技术方案是：一种针对点胶机的针头位置偏差测量方法，其包括如下步骤：
步骤一，将针头探入到校准孔内；
步骤二，启动位于校准孔上方的激光校准器；
步骤三，使激光校准器以校准孔的轴心线为轴心进行旋转测距，测量针头与激光校准器之间的距离；
步骤四，根据测得数值通过哈森算法进行偏差值计算。
进一步的，所述激光校准器包括但不限于具有位置信息采集功能的装置或仪器。
进一步的，所述激光校准器发射激光方向平行于校准孔所在平面。
进一步的，通过哈森算法进行偏差值计算的具体方法包括：
将激光校准器旋转一周细分为z份，以
Figure GDA0003006318650000011
为测距单位角度；
将校准孔划分为n个同心圆，激光校准器旋转一周后，利用如下公式(1)计算针头所在同心圆的环数d，公式(2)计算距离值的数量a；
d＝n-D1*D (1)
式中，d是针头所在同心圆的环数，D是激光校准器测得针头与激光校准器之间的距离，
D1为比例系数；
a＝(f1*2*π*r)/(z*v) (2)
式中，a是激光校准器转动
Figure GDA0003006318650000021
返回距离值的数量，f1是激光校准器测距返回数据频率，r是校准孔半径，v是激光校准器旋转速度；
再通过公式(3)和(4)获得针头和激光校准器对上的单位角度的倍数b，
β＝W1/W (3)
式中，W是设定的针头宽度标准值，W1是针头宽度的实际值；
b＝β*D2*d2 (4)
式中，β是针头宽度比例系数，b是测得针头和激光校准器对上的单位角度的倍数，d是由公式(1)得到的针头所在同心圆的环数，D2是比例系数；
每单位角度得到的激光校准器返回的数据记为{X1,X2,X3,X4，X5…Xa}；
将记录的a*b个测量数据代入公式(5)计算数据的平均值，再根据平均值计算其标准差S2；
Figure GDA0003006318650000022
将标准差S2和设定的标准差临界值e进行比较，若S2≥e，则舍弃数据；若S2＜e，则输出偏离值和角度。
进一步的，将激光校准器旋转一周细分为6400份，则测距单位角度为0.05625°。
进一步的，在步骤一之前还包括将针管运送至预先设定的位置，该位置位于校准孔的上方。
进一步的，在步骤四之后还包括如下步骤：
再次使激光校准器以校准孔的轴心线为轴心进行旋转测距，测量针头与激光校准器之间的距离信息并采集，运用哈森算法再次进行偏差值计算。
一种针对点胶机的针头位置偏差测量装置，其包括支架、设置在支架上可实现在水平方向运动的平移装置、安装在平移装置下方的升降装置、安装在支架上的校准孔以及通过旋转驱动装置设置在校准孔上的激光校准器，所述激光校准器的旋转轴心为校准孔的轴心线，针管固定在升降装置上。
进一步的，所述旋转驱动装置为电机，激光校准器通过连接件与电机的输出轴连接。
本发明的积极效果为：本发明通过设置在校准孔上方的激光校准器对针头进行旋转测距并记录距离信息，然后根据测得的数值通过哈森算法进行偏差值计算，实现了对点胶机的针头位置偏差的测量功能。本发明的方法校准孔固定，针头直接进入校准孔，通过激光校准器确定针头位置，全过程自动完成，不受光的影响，效率高，可靠性高，自动化程度高。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2为本发明装置结构示意图；
图3为本发明校准孔示意图。
在附图中，1-支架、2-平移装置、3-升降装置、4-针管、5-校准孔、6-旋转驱动装置、7-连接件、8-激光校准器。
具体实施方式
如附图1所示，本发明针对点胶机的针头位置偏差测量方法包括如下步骤：
S01：通过平移装置进行X、Y向移动，将针管4运送至输入的XY坐标处，即预先设定的位置，该位置位于校准孔5的上方；
S02：通过升降装置3实现Z向移动，将安装在针管4上的针头移动至校准孔5内；
S03：下降完成后，激光校准器启动，校准激光发射方向平行于校准孔所在平面；激光校准器包括但不限于具有位置信息采集功能的装置或仪器，例如ATK-VL53L0X激光测距模块；
S04：位于校准孔5下方的旋转驱动装置6启动，带动激光校准器8围绕校准孔5旋转，测量针头与激光校准器之间的距离，并采集距离信息，运用哈森算法，计算针头相对于校准孔圆心的偏差值；旋转驱动装置6为采用电机；
S05：根据上一步得到的偏差值对位置进行校准；
S06：旋转驱动装置6再次启动，带动激光校准器8围绕校准孔5旋转，采集距离信息，运用哈森算法，计算针头相对于校准孔圆心的偏差值；
S07：根据上一步得到的偏差值再次对位置进行校准；
S08：升降装置3将针头升高，校准完成。
通过哈森算法进行偏差值计算的具体方法包括：
将激光校准器旋转一周细分为z份，以
Figure GDA0003006318650000031
为测距单位角度；在本实施例中将电机旋转一圈分为6400份，则以0.05625°为测距基本单位。
对针管的针头位置的确定采用将校准孔划分为同心圆从而以不同的PID控制参数控制电机运动的方法(此处的电机指的是控制针管实现xyz三个方向移动的电机)，将校准孔划分为n个同心圆，激光校准器旋转一周后，利用如下公式(1)计算针头所在同心圆的环数d，公式(2)计算距离值的数量a；
d＝n-D1*D (1)
式中，d是针头所在同心圆的环数，D是激光校准器测得针头与激光校准器之间的距离，D1为比例系数，该系数是经过大量测试之后得到的经验数值；
a＝(f1*2*π*r)/(z*v) (2)
式中，a是电机转动
Figure GDA0003006318650000041
返回距离值的数量(由于激光校准器通过电机直接带动转动，因此电机转动一定角度等同于激光校准器转动一定角度)，f1是激光校准器测距返回数据频率，r是校准孔半径，v是激光校准器旋转速度；
再通过公式(3)和(4)获得针头和激光校准器对上的单位角度的倍数b，
β＝W1/W (3)
式中，W是设定的针头宽度标准值，W1是针头宽度的实际值；
b＝β*D2*d2 (4)
式中，β是针头宽度比例系数，b是测得针头和激光校准器对上的单位角度的倍数，d是由公式(1)得到的针头所在同心圆的环数，D2是比例系数，该系数是经过大量测试之后得到的经验数值；
每单位角度得到的激光校准器返回的数据记为{X1,X2,X3,X4,X5…Xa}；
将记录的a*b个测量数据代入公式(5)计算数据的平均值，再根据平均值计算其标准差S2；
Figure GDA0003006318650000042
标准差
Figure GDA0003006318650000043
将标准差S2和设定的标准差临界值e进行比较，若S2≥e，则舍弃数据重新测量；若S2＜e，则输出偏离值和角度，d作为PID控制的选择参数(根据d的数值使用不同的PID参数)。
如附图2、3所示的校准装置，其包括支架1、设置在支架1上可实现在水平方向运动的平移装置2、安装在平移装置2下方的升降装置3、安装在支架1上的校准孔5以及通过旋转驱动装置6设置在校准孔5上的激光校准器8，所述激光校准器8的旋转轴心为校准孔5的轴心线，针管4固定在升降装置3上。旋转驱动装置6为电机，激光校准器8通过连接件7与电机的输出轴连接。
平移装置2包括X轴和Y轴的移动，分别通过X轴向电机和Y轴向电机控制实现，升降装置3用于实现针管的Z向移动，通过Z轴向电机实现。平移装置2和升降装置3在机械领域普遍使用，在本发明中只要可以实现针管在三个方向上的移动即可，采用现有技术完全可以实现，此处不再赘述。

Claims (7)

1.一种针对点胶机的针头位置偏差测量方法，其特征在于其包括如下步骤：
步骤一，将针头探入到校准孔内；
步骤二，启动位于校准孔上方的激光校准器；
步骤三，使激光校准器以校准孔的轴心线为轴心进行旋转测距，测量针头与激光校准器之间的距离；
步骤四，根据测得数值通过哈森算法进行偏差值计算；
通过哈森算法进行偏差值计算的具体方法包括：
将激光校准器旋转一周细分为z份，以
Figure FDA0003006318640000011
为测距单位角度；
将校准孔划分为n个同心圆，激光校准器旋转一周后，利用如下公式(1)计算针头所在同心圆的环数d，公式(2)计算距离值的数量a；
d＝n-D1*D (1)
式中，d是针头所在同心圆的环数，D是激光校准器测得针头与激光校准器之间的距离，D1为比例系数；
a＝(f1*2*π*r)/(z*v) (2)
式中，a是激光校准器转动
Figure FDA0003006318640000012
返回距离值的数量，f1是激光校准器测距返回数据频率，r是校准孔半径，v是激光校准器旋转速度；
再 通过公式(3)和(4)获得针头和激光校准器对上的单位角度的倍数b，
β＝W1/W (3)
式中，W是设定的针头宽度标准值，W1是针头宽度的实际值；
b＝β*D2*d2 (4)
式中，β是针头宽度比例系数，b是测得针头和激光校准器对上的单位角度的倍数，d是由公式(1)得到的针头所在同心圆的环数，D2是比例系数；
每单位角度得到的激光校准器返回的数据记为{X1,X2,X3,X4,X5…Xa}；
将记录的a*b个测量数据代入公式(5)计算数据的平均值，再根据平均值计算其标准差S2；
Figure FDA0003006318640000013
将标准差S2和设定的标准差临界值e进行比较，若S2≥e，则舍弃数据；若S2＜e，则输出偏离值和角度。
2.根据权利要求1所述的一种针对点胶机的针头位置偏差测量方法，其特征在于所述激光校准器发射激光方向平行于校准孔所在平面。
3.根据权利要求1所述的一种针对点胶机的针头位置偏差测量方法，其特征在于将激光校准器旋转一周细分为6400份，则测距单位角度为0.05625°。
4.根据权利要求1所述的一种针对点胶机的针头位置偏差测量方法，其特征在于在步骤一之前还包括将针管运送至预先设定的位置，该位置位于校准孔的上方。
5.根据权利要求1所述的一种针对点胶机的针头位置偏差测量方法，其特征在于在步骤四之后还包括如下步骤：
再次使激光校准器以校准孔的轴心线为轴心进行旋转测距，测量针头与激光校准器之间的距离信息并采集，运用哈森算法再次进行偏差值计算。
6.一种使用如权利要求1-5任一项所述针对点胶机的针头位置偏差测量方法的测量装置，其特征在于其包括支架(1)、设置在支架(1)上可实现在水平方向运动的平移装置(2)、安装在平移装置(2)下方的升降装置、安装在支架(1)上的校准孔(5)以及通过旋转驱动装置(6)设置在校准孔(5)上的激光校准器(8)，所述激光校准器(8)的旋转轴心为校准孔(5)的轴心线，针管(4)固定在升降装置上。
7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于所述旋转驱动装置(6)为电机，激光校准器(8)通过连接件(7)与电机的输出轴连接。
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