CN112541947A - 一种基于机器视觉的装配方法、设备及存储介质 - Google Patents

一种基于机器视觉的装配方法、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种基于机器视觉的装配方法、设备及存储介质，该方法可以包括：控制器根据物料编号确定物料盘中与物料编号对应的第一坐标位置；控制器根据示教穴位坐标确定穴位载具中所有穴位的第二坐标位置；其中，示教穴位坐标包括穴位载具中起始行的起始坐标位置、终止坐标位置，以及终止行的起始坐标位置；控制器根据第一坐标位置控制取料机构抓取与物料编号对应的物料，并控制取料机构将物料放置在第二坐标位置。通过这样的设计方式可以实现以较高的作业效率快速、精准地对物料进行自动化装配。

Description

一种基于机器视觉的装配方法、设备及存储介质
技术领域
本申请实施例涉及自动装配领域，尤其涉及一种基于机器视觉的装配方法、设备及存储介质。
背景技术
在装配领域，通常是采用人工作业的方式确定物料承载盘中物料的位置以及载具的坐标位置，在物料和载具中穴位较少的情况下，可以实现将物料正确放置或安装在对应的穴位中。但在物料和载具中穴位较多的情况下，人工逐个确定坐标位置的方式不能有效满足产品组装对精密性的要求，并且也不能保证操作的工作效率。
发明内容
本申请提供一种基于机器视觉的装配方法、设备及存储介质，能够实现以较高的作业效率快速、精准地对物料进行自动化装配。
第一方面，本申请实施例提供了一种基于机器视觉的装配方法，该方法包括：
控制器根据物料编号确定物料盘中与物料编号对应的第一坐标位置；
控制器根据示教穴位坐标确定穴位载具中所有穴位的第二坐标位置；
其中，示教穴位坐标包括穴位载具中起始行的起始坐标位置、终止坐标位置，以及终止行的起始坐标位置；
控制器根据第一坐标位置控制取料机构抓取与物料编号对应的物料，并控制取料机构将物料放置在第二坐标位置。
第二方面，本申请实施例还提供了一种控制模块，该模块包括：
确定单元，用于根据物料编号确定物料盘中与物料编号对应的第一坐标位置，以及根据示教穴位坐标确定穴位载具中所有穴位的第二坐标位置；
其中，示教穴位坐标包括穴位载具中起始行的起始坐标位置、终止坐标位置，以及终止行的起始坐标位置；
控制单元，用于根据第一坐标位置控制取料机构抓取与物料编号对应的物料，并控制取料机构将物料放置在第二坐标位置。
第三方面，本申请实施例还提供了一种装配设备，该设备包括：
存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，当处理器执行计算机程序时，实现如本申请实施例提供的基于机器视觉的装配方法。
第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当该计算机程序被处理器执行时，实现如本申请实施例提供的基于机器视觉的装配方法。
本申请提供了一种基于机器视觉的装配方法、模块、设备及存储介质，该方法可以包括：控制器根据物料编号确定物料盘中与物料编号对应的第一坐标位置；控制器根据示教穴位坐标确定穴位载具中所有穴位的第二坐标位置；其中，示教穴位坐标包括穴位载具中起始行的起始坐标位置、终止坐标位置，以及终止行的起始坐标位置；控制器根据第一坐标位置控制取料机构抓取与物料编号对应的物料，并控制取料机构将物料放置在第二坐标位置。通过这样的设计方式可以实现以较高的作业效率快速、精准地对物料进行自动化装配。
附图说明
图1是本申请实施例中的一种基于机器视觉的装配方法的流程图；
图2是本申请实施例中的物料盘的示意图；
图3是本申请实施例中的穴位载具的示意图；
图4是本申请实施例中的确定物料编号对应的第一坐标位置的方法流程图；
图5是本申请实施例中的控制模块的结构示意图；
图6是本申请实施例中的装配设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。
另外，在本申请实施例中，“可选地”或者“示例性地”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“可选地”或者“示例性地”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“可选地”或者“示例性地”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
图1为本申请实施例提供的一种基于机器视觉的装配方法的流程图，该方法可以应用于自动装配设备中的控制器，用于如图1所示，该方法可以包括但不限于以下步骤：
S101、控制器根据物料编号确定物料盘中与物料编号对应的第一坐标位置。
示例性地，本申请实施例中的物料盘可以如图2所示，为15行20列的物料盘。假设以物料盘左上角第一个坐标位置为起点，那么可以按照“Z”字形的排序方式依次对物料盘中盛放物料的各个坐标位置进行编号，该编号也即各坐标位置上盛放的物料的编号。其中，“Z”字形可以理解为按照从左至由右、从上至下的顺序，依次对物料盘中的各个坐标位置进行编号。在本申请实施例中，控制器获取物料编号后，即可根据物料编号确定物料盘中盛放该物料的第一坐标位置。
可选地，该控制器可以为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)。
S102、控制器根据示教穴位坐标确定穴位载具中所有穴位的第二坐标位置。
示例性地，穴位载具可以如图3所示，该穴位载具可以为2行12列的载具，其包括的各个穴位用于安装物料盘中盛放的物料。其中，示教穴位坐标可以包括穴位载具中起始行的起始坐标位置、终止坐标位置，以及终止行的起始坐标位置。以图3所示穴位载具为例，那么示教穴位坐标即可包括1#穴位的坐标、12#穴位的坐标、13#穴位的坐标。
可选地，在本申请实施例中可以通过相机拍摄的方式获取示教穴位坐标。例如，通过相机拍摄穴位载具的照片，计算机可以基于视觉软件处理算法直接获取示教穴位坐标，并将示教穴位坐标传输至控制器。这种实现方式的纠正距离可以精确至0.001mm，具有矫正精度高的优势。
S103、控制器根据第一坐标位置控制取料机构抓取与物料编号对应的物料，并控制取料机构将物料放置在第二坐标位置。
基于步骤S101和步骤S102分别获取输入的物料编号对应的第一坐标位置和穴位载具中所有穴位的第二坐标位置后，控制器可以控制取料机构从第一坐标位置抓取物料编号对应的物料放置在穴位载具中的第二坐标位置，实现自动化地将物料安装至穴位载具中。并且，在物料和穴位载具中穴位较多的情况下，仅根据物料编号即可快速定位物料编号对应的物料，同时仅根据三个坐标位置即可快速确定穴位载具中所有穴位的坐标位置，具有快速、精准定位的优势，实现以较高的效率进行自动装配。
本申请实施例提供了一种基于机器视觉的装配方法，该方法可以包括控制器根据物料编号确定物料盘中与物料编号对应的第一坐标位置；控制器根据示教穴位坐标确定穴位载具中所有穴位的第二坐标位置；其中，示教穴位坐标包括穴位载具中起始行的起始坐标位置、终止坐标位置，以及终止行的起始坐标位置；控制器根据第一坐标位置控制取料机构抓取与物料编号对应的物料，并控制取料机构将物料放置在第二坐标位置。通过这样的设计方式可以实现以较高的作业效率快速、精准地对物料进行自动化装配。
如图4所示，在一种示例中，上述步骤S101的实现方式可以包括但不限于以下步骤：
S401、控制器根据物料编号和物料盘的列数确定物料编号对应的行数和列数。
示例性地，本步骤的实现方式可以包括控制器根据物料编号和物料盘的列数确定两者的余数，以及两者的商值，进而根据两者的余数和商值确定物料编号对应的行数和列数。例如，
余数＝物料编号mod物料盘列数 (1) 商值＝物料编号/物料盘列数 (2)
进一步地，控制器根据上述余数和商值确定物料编号对应的行数和列数的实现方式可以包括：
在余数为0的情况下，即物料编号可以整除物料盘列数，表示物料编号属于物料盘的最后一列，那么控制器将商值(也即物料编号对物料盘列数的倍数)确定为物料编号对应的行数，将物料盘的列数确定为物料编号对应的列数。
或者，在余数不为0的情况下，说明物料编号不能整除物料盘列数，物料编号属于物料盘某一行中间的某个位置，那么控制器将商值加1的数值确定为物料编号对应的行数，将余数确定为物料编号对应的列数。
S402、控制器根据物料编号对应的行数和列数确定物料编号对应的第一坐标位置。
基于步骤S401获取物料编号的行数和列数后，类似地，需要针对余数的不同情况进行考虑。例如，在余数为0的情况下，由于物料编号属于物料盘的最后一列，那么控制器可以将示教X轴终止坐标确定为物料编号对应的X轴坐标，并根据物料编号对应的行数和Y轴坐标计算公式确定物料编号对应的Y轴坐标，进而，将确定的X轴坐标和Y轴坐标确定为物料编号对应的第一坐标位置。
需要说明的是，这里的示教X轴终止坐标可以理解为物料盘上最后一个盛放物料的位置的X轴坐标。与示教穴位坐标相同的是，可以采用相机拍摄的方式获取示教X轴终止坐标。
在余数不为0的情况下，表示物料编号属于物料盘某一行中间的某个位置，那么控制器可以根据物料编号对应的列数和X轴计算公式确定物料编号对应的X轴坐标，根据物料编号对应的行数和Y轴计算公式确定物料编号对应的Y轴坐标，并将该X轴坐标和Y轴坐标确定为物料编号对应的第一坐标位置。
示例性地，上述Y轴计算公式可以包括：
Y轴坐标＝(物料编号对应的行数-1)*行间距+示教Y轴起始坐标 (3)
X轴计算公式可以包括：
X轴坐标＝(物料编号对应的列数-1)*列间距+示教X轴起始坐标 (4)
在一种示例中，控制器还可以计算上述公式(3)、(4)中的行间距和列间距。例如，控制器根据示教X轴终止坐标、示教X轴起始坐标以及物料盘的列数确定列间距。控制器根据示教Y轴终止坐标、示教Y轴起始坐标以及物料盘的行数确定行间距。
其中，示教X轴起始坐标可以理解为物料盘上第一个盛放物料的位置的X轴坐标，示教Y轴终止坐标可以理解为物料盘上最后一个盛放物料的位置的Y轴坐标，示教Y轴起始坐标理解为物料盘上第一个盛放物料的位置的Y轴坐标。同样地，这里的示教X轴起始坐标、示教Y轴终止坐标和示教Y轴起始坐标可以采用相机拍摄的方式获取具体的坐标值。
以图2所示的物料盘为例，物料盘总共可以盛放300个物料，那么按照物料盘上的编号，示教X轴起始坐标可以标记为X1，示教X轴终止坐标可以标记为X300，示教Y轴起始坐标可以标记为Y1，示教Y轴终止坐标可以标记为Y300。对应地，可以采用以下方式分别计算上述的列间距和行间距，例如，
列间距＝(X300-X1)/(20-1) (5)
行间距＝(Y300-Y1)/(15-1) (6)
下面以图2所示物料盘为例，通过完整代码的形式对上述确定物料编号对应的第一坐标位置的实现方式进行具体描述。例如：
If计算启动then
列间距＝(示教X轴终止坐标-示教X轴起始坐标)/(料盘列数-1)
行间距＝(示教Y轴终止坐标-示教Y轴起始坐标)/(料盘行数-1)
余数＝穴位编号mod物料盘列数
商值＝穴位编号/物料盘列数
if余数＝0then
物料编号对应的行数＝商值
物料编号对应的列数＝料盘列数
else
物料编号对应的行数＝商值+1
物料编号对应的列数＝余数
endif
if余数＝0then
物料编号对应的X轴坐标＝示教X轴终止坐标
else
物料编号对应的X轴坐标＝(物料编号对应的列数-1)*列间距+示教X轴起始坐标
endif
物料编号对应的Y轴坐标＝(物料编号对应的行数-1)*行间距+示教Y轴启示坐标
endif
在一种示例中，上述步骤S102中确定穴位载具中所有穴位的第二坐标位置的实现方式可以包括，控制器根据起始行的起始坐标位置和终止坐标位置确定穴位载具的列间距，并根据穴位载具的列间距和示教穴位坐标确定穴位载具中所有穴位的第二坐标位置。
以图3所示的穴位载具为例，那么示教穴位坐标中的起始行的起始坐标位置可以标记为(X’1，Y’1)，起始行的终止坐标位置可以标记为(X’12，Y’12)，终止行的起始坐标位置可以标记为(X’13，Y’13)。
示例性地，假设将穴位载具的列间距标记为Distance_X，那么计算列间距的方式可以包括：
Distance_X＝(X’12-X’1)/11 (7)
进一步地，可以根据列间距和示教穴位坐标中的三个坐标位置确定穴位载具中所有穴位的第二坐标位置。以第一行第i个穴位为例，其第二坐标位置的计算方式可以包括：
X’i＝X’1+(i-1)*Distance_X
Y’i＝Y’1
其中，(X’i，Y’i)即为第1行第i个穴位的第二坐标位置。
类似的，可以采用同样的计算方式确定穴位载具中所有穴位的第二坐标位置。
下面以图3所示穴位载具为例，通过具体代码的形式对上述确定穴位载具中24个穴位的第二坐标位置的实现方式进行具体描述。例如：
If计算启动then
Figure BDA0002823290180000091
Figure BDA0002823290180000101
图5为本申请实施例提供的一种控制模块，如图5所示，该模块可以包括确定单元501、控制单元502；
其中，确定单元，可以用于根据物料编号确定物料盘中与物料编号对应的第一坐标位置，以及根据示教穴位坐标确定穴位载具中所有穴位的第二坐标位置；
其中，示教穴位坐标包括穴位载具中起始行的起始坐标位置、终止坐标位置，以及终止行的起始坐标位置；
控制单元，用于根据第一坐标位置控制取料机构抓取与物料编号对应的物料，并控制取料机构将物料放置在第二坐标位置。
在一种示例中，确定单元，用于根据物料编号和物料盘的列数确定物料编号对应的行数和列数，并根据物料编号对应的行数和列数确定物料编号对应的第一坐标位置。
进一步地，确定单元，还可以用于确定物料编号和物料盘的列数的余数、商值，以及根据余数和商值确定物料编号对应的行数和列数。
在一种示例中，在余数为0的情况下，确定单元用于将商值确定为物料编号对应的行数，将物料盘的列数确定为物料编号对应的列数；
在余数不为0的情况下，确定单元用于将商值加1的数值确定为物料编号对应的行数，将余数确定为物料编号对应的列数。
在一种示例中，在余数为0的情况下，确定单元用于将示教X轴终止坐标确定为物料编号对应的X轴坐标，并根据物料编号对应的行数和Y轴坐标计算公式确定物料编号对应的Y轴坐标；确定单元将X轴坐标和Y轴坐标确定为物料编号对应的第一坐标位置。
在余数不为0的情况下，确定单元用于根据物料编号对应的列数和X轴计算公式确定物料编号对应的X轴坐标，并根据物料编号对应的行数和Y轴坐标计算公式确定物料编号对应的Y轴坐标，进而，确定单元将X轴坐标和Y轴坐标确定为物料编号对应的第一坐标位置。
示例性地，上述Y轴坐标计算公式可以为公式(3)，X轴坐标计算公式可以为公式(4)。
在一种示例中，确定单元还用于根据示教X轴终止坐标、示教X轴起始坐标以及物料盘的列数确定列间距；
确定单元还可以用于根据示教Y轴终止坐标、示教Y轴起始坐标以及物料盘的行数确定行间距。
在一种示例中，确定单元还可以根据起始行的起始坐标位置和终止坐标位置确定穴位载具的列间距；以及根据穴位载具的列间距和示教穴位坐标确定穴位载具中所有穴位的第二坐标位置。
本申请实施例所提供的控制模块可执行本申请图1所提供的基于机器视觉的装配方法，具备执行方法相应的功能单元和有益效果。
图6为本申请实施例提供的一种装配设备的结构示意图，如图6所示，该设备包括处理器601、存储器602、输入装置603和输出装置604；设备中处理器601的数量可以是一个或多个，图6中以一个处理器601为例；设备中的处理器601、存储器602、输入装置603和输出装置604可以通过总线或其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。
存储器602作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例图1中的基于机器视觉的装配方法对应的程序指令/模块(例如，控制模块中的确定单元501、控制单元502)。处理器601通过运行存储在存储器602中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的基于机器视觉的装配方法。
存储器602可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据设备的使用所创建的数据等。此外，存储器602可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器602可进一步包括相对于处理器601远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备/终端/服务器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置603可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置604可包括显示屏等显示设备。
本申请实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种基于机器视觉的装配方法，该方法包括：
控制器根据物料编号确定物料盘中与物料编号对应的第一坐标位置；
控制器根据示教穴位坐标确定穴位载具中所有穴位的第二坐标位置；
其中，示教穴位坐标包括穴位载具中起始行的起始坐标位置、终止坐标位置，以及终止行的起始坐标位置；
控制器根据第一坐标位置控制取料机构抓取与物料编号对应的物料，并控制取料机构将物料放置在第二坐标位置。
当然，本申请实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本申请任意实施例所提供的基于机器视觉的装配方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本申请可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述控制模块的实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。
注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种基于机器视觉的装配方法，其特征在于，包括：
控制器根据物料编号确定物料盘中与所述物料编号对应的第一坐标位置；
所述控制器根据示教穴位坐标确定穴位载具中所有穴位的第二坐标位置；
其中，所述示教穴位坐标包括所述穴位载具中起始行的起始坐标位置、终止坐标位置，以及终止行的起始坐标位置；
所述控制器根据所述第一坐标位置控制取料机构抓取与所述物料编号对应的物料，并控制所述取料机构将所述物料放置在所述第二坐标位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器根据物料编号确定物料盘中与所述物料编号对应的第一坐标位置，包括：
所述控制器根据所述物料编号和所述物料盘的列数确定所述物料编号对应的行数和列数；
所述控制器根据所述物料编号对应的行数和列数确定所述物料编号对应的第一坐标位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制器根据所述物料编号和所述物料盘的列数确定所述物料编号对应的行数和列数，包括：
所述控制器确定所述物料编号和所述物料盘的列数的余数；
所述控制器确定所述物料编号和所述物料盘的列数的商值；
所述控制器根据所述余数和所述商值确定所述物料编号对应的行数和列数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制器根据所述余数和所述商值确定所述物料编号对应的行数和列数，包括：
在所述余数为0的情况下，所述控制器将所述商值确定为所述物料编号对应的行数，将所述物料盘的列数确定为所述物料编号对应的列数；
或者，在所述余数不为0的情况下，所述控制器将所述商值加1的数值确定为所述物料编号对应的行数，将所述余数确定为所述物料编号对应的列数。
5.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述控制器根据所述物料编号对应的行数和列数确定所述物料编号对应的第一坐标位置，包括：
在余数为0的情况下，所述控制器将示教X轴终止坐标确定为所述物料编号对应的X轴坐标；
所述控制器根据所述物料编号对应的行数和Y轴坐标计算公式确定所述物料编号对应的Y轴坐标；
所述控制器将所述X轴坐标和所述Y轴坐标确定为所述物料编号对应的第一坐标位置；
或者，在余数不为0的情况下，所述控制器根据所述物料编号对应的列数和X轴计算公式确定所述物料编号对应的X轴坐标；
所述控制器根据所述物料编号对应的行数和Y轴坐标计算公式确定所述物料编号对应的Y轴坐标；
所述控制器将所述X轴坐标和所述Y轴坐标确定为所述物料编号对应的第一坐标位置；
其中，所述余数为所述物料编号和所述物料盘的列数之间的余数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述Y轴坐标计算公式包括：
Y轴坐标＝(物料编号对应的行数-1)*行间距+示教Y轴起始坐标；
所述X轴坐标计算公式包括：
X轴坐标＝(物料编号对应的列数-1)*列间距+示教X轴起始坐标。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述控制根据示教X轴终止坐标、示教X轴起始坐标以及所述物料盘的列数确定列间距；
所述控制器根据示教Y轴终止坐标、示教Y轴起始坐标以及所述物料盘的行数确定行间距。
8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述控制器根据示教穴位坐标确定穴位载具中所有穴位的第二坐标位置，包括：
所述控制器根据所述起始行的起始坐标位置和所述终止坐标位置确定所述穴位载具的列间距；
所述控制器根据所述穴位载具的列间距和所述示教穴位坐标确定穴位载具中所有穴位的第二坐标位置。
9.一种装配设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-8任一项所述的基于机器视觉的装配方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-8任一项所述的基于机器视觉的装配方法。
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