CN112224868A - 基于ccd的fpc灯条上料方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于CCD的FPC灯条上料方法，涉及FPC灯条上料技术领域，为解决目前FPC灯条与底膜片而导致的粘粘问题，本发明通过使用带粘性材料的运输带对FPC灯条和底膜片进行分离，并且使用两组机械手，配合两组CCD传感器对FPC灯条进行上料，其中，第一组机械手采用夹持FPC灯条的连接部分进行转移，此种转移方式使用气动手指和CCD传感器的组合，定位FPC灯条的连接部分进行夹取，避免以往负压吸盘直接吸取粘粘而导致吸取不准的问题，在FPC灯条被第二组机械手转移之前，还经过定位机构进行定位，不需额外设置第三个CCD传感器对中转平台上的FPC灯条算出抓取位置，节省时间，第二取料机械手仅需根据定位机构上的固定坐标进行运算即可，降低成本，增加工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及FPC灯条上料技术领域，特别涉及基于CCD的FPC灯条上料方法。
背景技术
FPC灯条制作完成后，一般都是阵列放置于底膜片上进行存放。以往自动化程度较低时，企业通常会采用人工上料的方式，操作人员采用人手的方式将FPC灯条放置于FPC装配机中。为了提高上料的效率，本行业的技术人员研发了FPC上料机，采用运输带、负压吸盘和多轴机械手的方法进行上料，底膜片经运输带的输送达到多轴机械手的下方，多轴机械手带动负压吸盘，对底膜片上的FPC灯条进行吸附，虽然能完成自动上料，由于底膜片具有一定的粘性，在负压吸盘吸附的过程中FPC灯条与底膜片有可能发生粘粘，导致吸附位置不准，甚至压爆LED灯珠；并且在转移走底膜片上所有的FPC灯条后，还多轴机械手还需要另外将底膜片转移走，这将占用同一机械手的工作时间，拖慢整体效率。
因此，需要研发一种工作稳定和效率高的FPC上料方法，以适应当前的生产需求。
发明内容
本发明的目的就在于提供基于CCD的FPC灯条上料方法，以解决上述问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
S1：带FPC灯条的底膜片通过运输带进行运输，FPC灯条在运输带的末端处与底膜片进行分离；
S2：通过第一CCD传感器对分离后的FPC灯条进行图像采集，计算机针对FPC灯条的连接部分进行算法处理，计算出抓取坐标；
S3：FPC灯条通过第一取料机械手进行夹持，第一取料机械手根据第一抓取坐标，对FPC灯条的连接部分进行夹持，并将FPC灯条放入中转平台上；
S4：中转平台上的FPC灯条通过第二取料机械手夹起，并移动拍照位置，第二取料机械手上的FPC灯条通过第二CCD传感器进行图像采集，计算机针对FPC灯条进行算法处理，计算出旋转角度和位移参数；
S5：第二取料机械手根据旋转角度和位移参数，将FPC灯条转移至目标槽中，完成上料。
进一步的，S1与S2之间还包括S11；
S11：运输带通过红外传感器识别FPC灯条是否达到运输带末端，当FPC灯条达到运输带末端时，运输带暂停运行，直到运输带末端识别不到FPC灯条时，运输带运行。
进一步的，S2中，第一CCD传感器采集的图像为灰度图像，第一抓取坐标的计算方法为在灰度图像中框选出固定的检测范围，将检测范围内的图像通过固定法制转变为二值化图像。
进一步的，在二值化图像中选择面积最大的部分，获得最小外接矩形的角度，用此角度作为斜率从左到右扫描图像，获得白色区域的宽度，按照固定宽度筛选，大于设置的固定宽度将其填充为黑色。
进一步的，剩余的白色区域中选择面积最大的部分，并寻找出此区域的中心点，该中心点标记为抓取坐标。
进一步的，中转平台上设有定位治具，第一取料机械手在运输带上夹持FPC灯条后，将该FPC灯条放入定位治具中进行定位。
进一步的，S4中，第二CCD传感器采集的图像为灰度图像，旋转角度和位移参数的计算方法为在灰度图像中框选出固定的检测范围，将检测范围内的图像通过固定法制转变为二值化图像。
进一步的，在二值化图像中选择面积最大的部分，获得最高点坐标，同时获得上边沿拟合直线，以最高点坐标为原点，向下以设定的数值进行扫描截取，截取出部分白色辅助区域，并求出此白色辅助区域的中心点坐标。
进一步的，根据白色辅助区域的中心点坐标，获得该中心点到上边缘拟合直线的垂点，此垂点标记为FPC定位点，并在原图上进行标记。
进一步的，计算机根据目标槽的坐标与FPC定位点的坐标的差值计算出旋转角度和位移参数，发送给第二取料机械手，第二取料机械手将该FPC灯条转移至至目标槽中，完成上料。
本发明的有益效果在于，定位准确、保护产品、工作效率高，本发明通过使用带粘性材料的运输带对FPC灯条和底膜片进行分离，对比于以往采用负压吸盘将其上的FPC灯条吸附走再将此底膜片吸附于废料槽的方式，能够减少负压吸盘所搭载的滑轨副的行程工作量，加快工作效率；并且，本发明使用两组机械手，配合两组CCD传感器对FPC灯条进行上料，其中，第一组机械手采用夹持FPC灯条的连接部分进行转移，此种转移方式使用气动手指和CCD传感器的组合，定位FPC灯条的连接部分进行夹取，避免以往负压吸盘直接吸取粘粘而导致吸取不准的问题，并且避免了夹爆灯珠的风险，在FPC灯条被第二组机械手转移之前，还经过定位机构进行定位，不需第二取料机械手上需要采用额外的CCD传感器对中转平台上的FPC灯条进行对比运算调整出抓取位置，减少花费额外的时间，第二取料机械手仅需根据定位机构上的固定坐标进行运算即可，能够降低成本，增加工作效率。
附图说明
图1为本发明中所需上料的FPC灯条；
图2为本发明中所用的CCD上料装置；
图3～图8为S2中的算法处理界面图；
图9～图12为S4中的算法处理界面图；
图13为本发明的流程框图。
100、FPC灯条；101、底膜片；102、连接部分；200、固定板；201、胶带上料辊；202、回收辊；203、单面胶卷；204、红外传感器；205、第一CCD传感器；206、第一取料机械手；207、定位治具；208、第二取料机械手；300、抓取坐标；301、检测范围；302、最高点坐标；303、上边沿拟合直线；304、中心点坐标；305、FPC定位点。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式并均使用非精准的比列，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1～图13所示，基于CCD的FPC灯条上料方法，包括如下步骤：
S1：带FPC灯条100的底膜片101通过运输带进行运输，FPC灯条100在运输带的末端处与底膜片101进行分离；在本实施例中，运输带由固定板200、胶带上料辊201和回收辊202组合而成，胶带上料辊201上装有单面胶卷203，回收辊202驱动有电机，该单面胶卷203经回收辊202的牵引在固定板200上滑行，并回收至回收辊202中，单面胶卷203具有粘性的一面朝上，在滑行时会沾着底膜片101，底膜片101在固定板200的最前端时，FPC灯条100会被剥离出来；此种底膜片101的回收方式，对比于以往采用负压吸盘将其上的FPC灯条100吸附走再将此底膜片101吸附于废料槽的方式，能够减少负压吸盘所搭载的滑轨副的行程工作量，加快工作效率；
S11：运输带通过红外传感器204识别FPC灯条是否达到运输带末端，当FPC灯条达到运输带末端时，运输带暂停运行，直到运输带末端识别不到FPC灯条时，运输带运行；
S2：通过第一CCD传感器205对分离后的FPC灯条进行图像采集，计算机针对FPC灯条的连接部分102进行算法处理，计算出抓取坐标300；
如图3所示，第一CCD传感器205采集的图像为灰度图像，第一抓取坐标300的计算方法为在灰度图像中框选出固定的检测范围301；
如图4所示，将检测范围301内的图像通过固定法制转变为二值化图像；
如图5所示，在二值化图像中选择面积最大的部分，获得最小外接矩形的角度，用此角度作为斜率从左到右扫描图像，获得白色区域的宽度，按照固定宽度筛选，大于设置的固定宽度将其填充为黑色，得到如图6所示的界面；
如图7所示，剩余的白色区域中选择面积最大的部分，并寻找出此区域的中心点，该中心点标记为抓取坐标300，此时得到如图8所示的界面；
计算机根据第一取料机械手206的标定坐标与抓取坐标300的差值计算出第一取料机械手206的旋转角度和位移参数；在本实施例中，第一取料机械手206选用气动手指和四轴滑轨移动模组的组合；此种转移方式使用气动手指和CCD传感器的组合，定位FPC灯条的连接部分102进行夹取，避免以往负压吸盘直接吸取粘粘而导致吸取不准的问题，并且避免了夹爆灯珠的风险；
S3：FPC灯条通过第一取料机械手206进行夹持，第一取料机械手206根据旋转角度和位移参数，对FPC灯条的连接部分102进行夹持，并将FPC灯条放入中转平台上；中转平台上设有定位治具207，第一取料机械手206在运输带上夹持FPC灯条后，将该FPC灯条放入定位治具207中进行定位；定完位后，定位治具207会移动至固定的位置等待夹持；由于FPC灯条是阵列铺设于底膜片101上进行存放的，每条的位置均不同，并且在第一取料机械手206夹起后，由于底膜片101具有一定的粘力，会发生不可预测的偏离，如果不在中转平台上设置定位机构，在第二取料机械手208上还需要采用额外的CCD传感器对中转平台上的FPC灯条进行对比运算调整出抓取位置，将会花费额外的时间，因此通过设有的定位机构，能够进行物理接触定位，定位快捷，定位精准，第二取料机械手208仅需根据定位机构上的固定坐标进行运算即可，不需额外设置CCD传感器，能够降低成本，增加工作效率；
S4：中转平台上的FPC灯条通过第二取料机械手208夹起，并移动拍照位置；第二取料机械手208上的FPC灯条通过第二CCD传感器进行图像采集，计算机针对FPC灯条进行算法处理，计算出旋转角度和位移参数；
如图9～图10所示，第二CCD传感器采集的图像为灰度图像，旋转角度和位移参数的计算方法为在灰度图像中框选出固定的检测范围301，将检测范围301内的图像通过固定法制转变为二值化图像；在二值化图像中选择面积最大的部分，获得最高点坐标302，同时获得上边沿拟合直线303；
如图11所示，以最高点坐标302为原点，向下以设定的数值进行扫描截取，截取出部分白色辅助区域，并求出此白色辅助区域的中心点坐标304；
如图12所示，根据白色辅助区域的中心点坐标304，获得该中心点到上边缘拟合直线的垂点，此垂点标记为FPC定位点305，并在原图上进行标记；
计算机根据目标槽的坐标与FPC定位点305的坐标的差值计算出第二取料机械手208的旋转角度和位移参数；在本实施例中，第二取料机械手208选用四轴机械手和负压吸盘的组合；
S5：第二取料机械手208根据旋转角度和位移参数，将FPC灯条转移至目标槽中，完成上料。
第一取料机械手和第二取料机械手进行物料转移之前，还需要进行标定。
首先进行传感器标定，分别在第一CCD传感器和第二CCD传感器的视野内设定9个机械手平移的位置，第一取料机械手和第二取料机械手拿上FPC灯条后，对应在这9个位置成像，并且记录每个位置机械手的坐标QX和QY，同时计算机找出FPC灯条的坐标PX和PY并记录，最后计算出一个转换矩阵M0，公式如下：
其中QX和QY代表机械手在每个位置的实际坐标，PX和PY代表每个位置拍摄的图像中FPC灯条中的定位点像素坐标，M0代表所要求的转换矩阵，minimum1代表最小值，即等式左边求导计算出极小值时，对应的M0的值就是所要求的转换矩阵。
然后，第二取料机械手还需要进行旋转中心标定，将FPC灯条吸附在第二取料机械手的负压吸盘上，移动到第二CCD传感器的视野内，控制第二取料机械手旋转9次，每次旋转5°，分别拍照，图像传回视觉软件，记录图像中产品定位点像素坐标，9个位置都记录好后拟合出一个圆，圆心坐标就是所要求的旋转中心像素坐标，公式如下：
其中PX[i]和PY[i]代表记录好的图像中产品定位点像素坐标，PX和PY代表所要拟合求出的旋转中心坐标，R代表所要拟合求出的圆半径，minimum2代表最小值，即等式左边求导计算出极小值时，以点(PXC、PYC)为圆心，以R为半径的圆就是本发明拟合出的圆，圆心坐标(PXC、PYC)就是旋转中心像素坐标；
然后，还需设置基准，将FPC灯条分别放置在定位治具和目标槽上，机械手分别移动到FPC灯条上方吸取产品，记录机械手基准放料两组位置坐标QX0和QY0，吸取产品后平行移动到拍照位，拍摄图像传回计算机，用图像算法计算产品基准角度θ0并记录；
第一取料机械手在夹持了运输带上的FPC灯条后，第一CCD传感器采像，通过图像的算法获得当前产品的角度θ1以及定位点像素坐标PX1和PY1，调用产品基准角度θ0，获得产品应该旋转的角度θ2＝(θ1-θ0)，计算出旋转后的产品定位像素坐标PX2和PY2，公式如下：
其中，M代表编写变换矩阵，旋转中心为(PXC、PYC)，θ2为产品需要旋转的角度；通过M1，以产品当前定位点像素坐标PX1、PY1作为输入，计算出旋转θ2角度后的定位点像素坐标PX2、PY2，调用转换矩阵M0将像素坐标PX2、PY2转换为机械手位置坐标QX2、QY2；
然后调用基准放料坐标QX0和QY0，计算出第一取料机械手X和Y方向需要移动的距离QX3和QY3，公式如下：
QX3＝QX2-QX0
QY3＝QY2-QY0
将旋转角度θ2和平移量QX3和QY3发送给第一取料机械手，第一取料机械手将FPC灯条放置于定位治具中，定位治具对FPC灯条进行定位，同理，按照上述的公式，第二取料机械手将定完位后的FPC灯条转移于目标槽上，完成上料。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。
Claims (10)
1.基于CCD的FPC灯条上料方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：带FPC灯条的底膜片通过运输带进行运输，FPC灯条在运输带的末端处与底膜片进行分离；
S2：通过第一CCD传感器对分离后的FPC灯条进行图像采集，计算机针对FPC灯条的连接部分进行算法处理，计算出抓取坐标；
S3：FPC灯条通过第一取料机械手进行夹持，第一取料机械手根据第一抓取坐标，对FPC灯条的连接部分进行夹持，并将FPC灯条放入中转平台上；
S4：中转平台上的FPC灯条通过第二取料机械手夹起，并移动拍照位置，第二取料机械手上的FPC灯条通过第二CCD传感器进行图像采集，计算机针对FPC灯条进行算法处理，计算出旋转角度和位移参数；
S5：第二取料机械手根据旋转角度和位移参数，将FPC灯条转移至目标槽中，完成上料。
2.根据权利要求1所述的基于CCD的FPC灯条上料方法，其特征在于：S1与S2之间还包括S11；
S11：运输带通过红外传感器识别FPC灯条是否达到运输带末端，当FPC灯条达到运输带末端时，运输带暂停运行，直到运输带末端识别不到FPC灯条时，运输带运行。
3.根据权利要求1所述的基于CCD的FPC灯条上料方法，其特征在于：在S2中，第一CCD传感器采集的图像为灰度图像，第一抓取坐标的计算方法为在灰度图像中框选出固定的检测范围，将检测范围内的图像通过固定法制转变为二值化图像。
4.根据权利要求3所述的基于CCD的FPC灯条上料方法，其特征在于：在二值化图像中选择面积最大的部分，获得最小外接矩形的角度，用此角度作为斜率从左到右扫描图像，获得白色区域的宽度，按照固定宽度筛选，大于设置的固定宽度将其填充为黑色。
5.根据权利要求4所述的基于CCD的FPC灯条上料方法，其特征在于：剩余的白色区域中选择面积最大的部分，并寻找出此区域的中心点，该中心点标记为抓取坐标，并在原图上进行标记。
6.根据权利要求1所述的基于CCD的FPC灯条上料方法，其特征在于：中转平台上设有定位治具，第一取料机械手在运输带上夹持FPC灯条后，将该FPC灯条放入定位治具中进行定位。
7.根据权利要求1所述的基于CCD的FPC灯条上料方法，其特征在于：在S4中，第二CCD传感器采集的图像为灰度图像，旋转角度和位移参数的计算方法为在灰度图像中框选出固定的检测范围，将检测范围内的图像通过固定法制转变为二值化图像。
8.根据权利要求7所述的基于CCD的FPC灯条上料方法，其特征在于：在二值化图像中选择面积最大的部分，获得最高点坐标，同时获得上边沿拟合直线，以最高点坐标为原点，向下以设定的数值进行扫描截取，截取出部分白色辅助区域，并求出此白色辅助区域的中心点坐标。
9.根据权利要求8所述的基于CCD的FPC灯条上料方法，其特征在于：根据白色辅助区域的中心点坐标，获得该中心点到上边缘拟合直线的垂点，此垂点标记为FPC定位点，并在原图上进行标记。
10.根据权利要求9所述的基于CCD的FPC灯条上料方法，其特征在于：计算机根据目标槽的坐标与FPC定位点的坐标的差值计算出旋转角度和位移参数，发送给第二取料机械手，第二取料机械手将该FPC灯条转移至至目标槽中，完成上料。
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