CN112757747A - 基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜装置及方法，其包括放置玻璃零件及待贴合柔性膜片；获取待贴合柔性膜片的空间位置信息；根据预设热喷轨迹依次对玻璃零件周侧进行间隔热喷处理形成热喷点组；获取热喷点组中单个热喷点对应的红外热成像的图像，判断热喷点位置类型；获取玻璃零件的空间位置信息；获得出待贴合柔性膜片的位移量。本发明利用成像机构通过热喷气体对定位座或玻璃零件进行加热后获取其红外热成像的图像，对其梯度温度成像的形状进行分析，从而得到玻璃零件的空间位置信息，配合视觉机构获取待贴合柔性膜片的空间位置信息，最后完成玻璃零件与待贴合柔性膜片的贴合对位操作，提高贴合对位精度。

Description

基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜装置及方法

技术领域

本发明涉及贴合设备技术领域，尤其是涉及一种基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜装置及方法。

背景技术

随着3C产品的广泛应用，各种类型(平面、3D曲面、异形等)的玻璃零件(盖板)不断出现。为了满足用户的多样化需求，通常需要在玻璃零件(盖板)外表面进行贴膜处理，获得装饰、防爆、或者保护等功能，其核心技术就是自动化的贴合。目前，自动化贴合装置包括上料、定位、贴合等动作，利用上料机构或者手动方式将柔性膜片和玻璃零件(盖板)放置到定位模具上，然后利用机器视觉系统对柔性膜片和玻璃零件(盖板)的进行定位，再由压载及贴合机构实现对膜片和玻璃零件(盖板)的贴合。

随着工业的发展，异形大尺寸的玻璃零件(盖板)由于形状复杂，在摄像头深度方向的景深不一致，传统的机器视觉定位误差较大，导致贴合的质量不高。因此，对于这些异形大尺寸的玻璃零件(盖板)的贴合，亟待需要一种专用的贴合装置以解决上述问题。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术的不足，提供一种提高贴合对位精度的基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜装置，其包括机架，所述机架上设置有翻转机构及移动机构，所述翻转机构包括两平行设置的第一支架，所述第一支架之间卡持设置有翻转平台，所述翻转平台一侧面放置有定位座，所述定位座用于放置玻璃零件；所述移动机构包括移动座，所述移动座上设置有移动台，所述移动台用于放置待贴合柔性膜片，所述移动座上还设置有滚筒贴合机构，所述滚筒贴合机构设置在移动台下方；所述翻转机构上方设置有成像机构，所述移动机构上方设置有视觉机构，所述成像机构及视觉机构分别设置在机架上，所述成像机构包括支撑架、热喷组件及第一摄像组件，所述支撑架设置在机架上，所述热喷组件及第一摄像组件分别固定在支撑架上，所述热喷组件用于通过热喷气体对定位座或玻璃零件进行加热，所述第一摄像组件用于获取定位座或玻璃零件的红外热成像的图像，所述视觉机构用于获取待贴合柔性膜片的空间位置信息。

在其中一个实施例中，所述支撑架下方设置有第三支架，所述热喷组件及第一摄像组件分别固定在第三支架上，所述第一摄像组件包括摄像夹具及摄像机，所述摄像夹具与第三支架连接，所述摄像机固定在摄像夹具上，所述摄像机用于获取红外图像；所述热喷组件包括热喷夹具及热喷嘴，所述热喷夹具与第三支架连接，所述热喷嘴固定在热喷夹具上。

在其中一个实施例中，所述移动座包括移动底板及微动机构，所述移动底板卡持在滑轨上，所述微动机构固定在移动底板上，所述移动台及滚筒贴合机构固定在微动机构上，所述微动机构用于带动移动台及滚筒贴合机构在X轴方向、Y轴方向及转动方向上进行运动，其中，转动方向为垂直于X-Y平面的竖轴转动方向。

在其中一个实施例中，还包括控制机构，所述控制机构用于对翻转机构、移动机构、成像机构及视觉机构的运作状态进行控制，所述控制机构包括第一电控柜、第二电控柜、第一显示面板及第二显示面板，所述第一电控柜、第二电控柜、第一显示面板及第二显示面板分别固定在机架上，所述第一电控柜用于对翻转机构及成像机构的运作状态进行控制，所述第二电控柜用于对移动机构及视觉机构的运作状态进行控制。

一种基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜方法，其包括如下步骤：

步骤S100、将待贴合柔性膜片放置在移动台上，将玻璃零件放置在定位座内；

步骤S200、对移动台上的待贴合柔性膜片进行拍照处理，通过基于形状的模板匹配算法，获取待贴合柔性膜片的空间位置信息；

步骤S300、根据预设热喷轨迹依次对玻璃零件周侧进行间隔热喷处理形成热喷点组，所述热喷点组包括至少三个热喷点；

步骤S400、通过深度学习算法获取热喷点组中单个热喷点对应的红外热成像的图像，判断热喷点位置类型；

步骤S500、获取玻璃零件的空间位置信息；

步骤S600、根据待贴合柔性膜片的空间位置信息和玻璃零件的空间位置信息获得出待贴合柔性膜片的位移量，并将待贴合柔性膜片移送到玻璃零件下方实现贴合操作。

在其中一个实施例中，所述步骤S300之后，还包括

步骤S300-1、判断当前热喷点组中热喷点与定位座及玻璃零件的位置关系，控制热喷点组的移位。

在其中一个实施例中，所述步骤S400、通过深度学习算法获取热喷点组中单个热喷点对应的红外热成像的图像，判断热喷点位置类型的方法，包括如下步骤：

步骤S410、建立图像坐标系；

步骤S420、在热红外成像的图像中裁剪出热红外温度成像超过预设温度的正方形区域，获得裁剪图像；其中，正方形区域的中心位置为热喷点中心所在的位置；

步骤S430、对裁剪图像进行畸变处理，缩放到128×128像素尺寸，获得缩放图像；

步骤S440、通过公式

对缩放图像按其温度进行灰度化处理，获得128×128像素尺寸的灰度化图像；其中，f(i,j)为第i行第j列像素的灰度值，T(i,j)为缩放图像中第i行第j列像素对应的的温度值；

步骤S450、将128×128的灰度化图像，送入卷积神经网络中的A1卷积层，采用5×5窗口卷积操作后，生成124×124像素的12幅图像；再由卷积神经网络中的A2池化层进行压缩处理，生成62×62像素的12幅图像；然后进行第二次卷积操作，将经深度卷积神经网络中的A2池化层进行压缩处理后的图像送入卷积神经网络中的A3卷积层，采用3×3窗口卷积操作后，生成60×60像素的24幅图像；再由卷积神经网络中的A4池化层进行压缩处理，生成30×30像素的24幅图像；然后经过卷积神经网络的A5全连接层处理，输出4096维度的向量；经过卷积神经网络中的A6全连接层处理，输出128维度的向量；最后，再由卷积神经网络中的A7软回归层输出N维向量，卷积神经网络中的A7软回归层输出的N维向量用以表示出热喷点位置类型，其中，N为喷点位置类型的分类类别数量。

在其中一个实施例中，所述步骤S450中N＝7，热喷点位置类型包括“玻璃零件内”、“玻璃零件边缘1/8”、“玻璃零件边缘1/4”、“玻璃零件边缘3/8”、“玻璃零件边缘1/2”、“玻璃零件边缘3/4”、“定位座上”七个分类类别。

在其中一个实施例中，所述步骤S500、获取玻璃零件的空间位置信息的方法，包括如下步骤：

步骤S510、通过公式

及

获得热喷点对应玻璃零件边缘点的坐标(x1，y1)，其中，(x0，y0)为热喷点中心位置的坐标，r1为图像坐标系中未受影响温度梯度成像对应的分布圆形图像半径，r2为图像坐标系中受影响温度梯度成像对应的分布近似椭圆图像中的短轴长度，k为热喷点位置类型对应的预设参数；

步骤S520、根据热喷点位置类型统计相同位置类型的热喷点所对应的玻璃零件的边缘点个数n，相同位置类型的热喷点所对应的玻璃零件的边缘点坐标依次标记为P₁(x11,y11)，P₂(x22,y22)，…，P_n(xnn,ynn)，通过公式

获取玻璃零件边缘点的最终坐标，进而获得玻璃零件的空间位置信息。

在其中一个实施例中，在步骤S510中，如果热喷嘴在玻璃零件的左侧边处，y1＝y0，x1＝x0+(r₂+k×(r₁-r₂))；如果热喷嘴在玻璃零件的右侧边处，y1＝y0，x1＝x0-(r₂+k×(r₁-r₂))；如果热喷嘴在玻璃零件的上侧边处，x1＝x0，y1＝y0+(r₂+k×(r₁-r₂))；如果热喷嘴在玻璃零件的下侧边处，x1＝x0，y1＝y0-(r₂+k×(r₁-r₂))。

综上所述，本发明一种基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜装置及方法利用成像机构通过热喷气体对定位座或玻璃零件进行加热后获取其红外热成像的图像，对其梯度温度成像的形状进行分析，从而得到玻璃零件的空间位置信息，配合视觉机构获取待贴合柔性膜片的空间位置信息，最后将移动台移送至定位座下方，完成玻璃零件与待贴合柔性膜片的贴合对位操作，提高贴合对位精度。

附图说明

图1为本发明一种基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜装置的结构示意图；

图2为本发明定位座的结构示意图；

图3为本发明成像机构的结构示意图；

图4为本发明移动机构的结构示意图；

图5为本发明移动机构另一视角的结构示意图；

图6为本发明滚筒贴合机构的结构示意图；

图7为本发明一种基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜方法的流程示意图；

图8为本发明热喷点组与玻璃零件位置关系的原理示意图；

图9为本发明热喷点位置类型对应的温度等温线的原理示意图；

图10为本发明图像坐标系中热喷点对应的温度梯度成像对应的分布图像与玻璃盖板边缘的位置关系原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图10所示，本发明一种基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜装置包括机架100，所述机架100上设置有翻转机构200及移动机构300，所述翻转机构200包括两平行设置的第一支架210，所述第一支架210之间卡持设置有翻转平台220，所述翻转平台220一侧面放置有定位座230，所述定位座230用于放置玻璃零件600，本实施例中，玻璃零件600为曲面玻璃构造；所述定位座230通过螺栓固定在翻转平台220上，所述定位座230上设置有定位挡块(图未示)，所述定位挡块用于对玻璃零件600进行限位操作，使得玻璃零件600能稳稳地限位在定位座230内，其中，定位挡块为本领域常规技术构造，在此不必赘述；所述定位座230上表面曲率变化与玻璃零件600的曲率变化保持一致，从而使得玻璃零件600完全匹配贴合在定位座230上表面上，所述定位座230中部呈阵列式分布有第一通孔，所述定位座230用于通过柔性管道与外部抽真空装置连接，具体地，所述定位座230下表面开设有第一主孔(图未示)，所述第一主孔用于通过管道与外部抽真空装置连接，通过抽真空装置的抽真空作用，使得定位座230对玻璃零件600进行真空吸附，有效保证玻璃零件600与定位座230之间贴合的紧密性及稳固性，以方便后续的贴膜操作。

所述第一支架210一侧设置有第一驱动装置240，所述第一驱动装置240为驱动电机构造，所述翻转平台220在第一驱动装置240的驱动下可以进行180°的翻转操作；具体地，所述翻转平台220上两侧设置有转动轴221，所述转动轴221设置在第一支架210上，所述转动轴221与第一驱动装置240连接，所述第一驱动装置240带动转动轴221进行转动，进而使得翻转平台220以转动轴221为轴进行翻转操作，从而使得定位座230上的玻璃盖板的朝向从朝上变为朝下设置，以方便后续的贴膜操作。

所述移动机构300包括移动座310，所述移动座310上设置有移动台320，所述移动台320用于放置待贴合柔性膜片700，所述机架100底端部设置有滑轨110，所述移动座310卡持在滑轨110上，所述移动座310通过第二驱动装置的带动沿滑轨110方向来回滑动，从而实现放料工位与贴合工位的来回切换操作；具体地，所述移动座310上连接有有驱动丝杆330，所述的第二驱动装置与驱动丝杆330连接，所述第二驱动装置带动驱动丝杆330转动，进而使得驱动丝杆330带动移动座310沿滑轨110方向来回滑动。

所述移动台320上表面呈阵列分布有第二通孔321，所述移动台320用于通过柔性管道与外部抽真空装置连接，具体地，所述移动台320后侧部开设有第二主孔，所述第二主孔用于通过管道与外部抽真空装置连接，通过抽真空装置的抽真空作用，使得移动台320对待贴合柔性膜片700进行真空吸附，有效保证待贴合柔性膜片700与移动台320之间贴合的稳固性，以方便后续的贴膜操作。

所述移动台320包括第一移动平台322及第二移动平台323，所述第一移动平台322及第二移动平台323设置在移动座310上，所述第一移动平台322的上表面及第二移动平台323的上表面持平，以方便放置待贴合柔性薄膜700。

所述移动座310上还设置有滚筒贴合机构340，所述滚筒贴合机构340设置在移动台320下方，具体地，所述滚筒贴合机构340设置在第一移动平台322与第二移动平台323之间，所述滚筒贴合机构340包括第三驱动装置341、第二支架342及滚筒343，所述第三驱动装置341设置有驱动杆344，所述滚筒343卡持在第二支架342上，所述第二支架342固定在驱动杆344一端，所述第三驱动装置341带动驱动杆344运动，进而使得滚筒343进行上升或下降运动；翻转平台220翻转180°使得定位座230朝下设置，当移动台320随着移动座310移动至翻转平台220下方后，移动台320上匹配的抽真空装置停止运动，滚筒343向上运动进而带动待贴合柔性膜片700与定位座230上的玻璃零件600接触，从而实现待贴合柔性膜片700与玻璃零件600的贴合操作，当完成贴合操作后，滚筒343向下运动脱离待贴合柔性膜片700下表面。

在其中一个实施例中，所述移动座310包括移动底板312及微动机构313，所述移动底板312卡持在滑轨110上，所述微动机构313固定在移动底板312上，所述移动台320及滚筒贴合机构340固定在微动机构313上，所述微动机构313用于带动移动台320及滚筒贴合机构340在X轴方向、Y轴方向及转动方向上进行运动，其中，转动方向为垂直于X-Y平面的竖轴转动方向。

所述翻转机构200上方设置有成像机构400，所述移动机构300上方设置有视觉机构500，所述成像机构400及视觉机构500分别设置在机架100的上端部，所述成像机构400用于通过热喷气体对定位座230或玻璃零件600进行加热后获取其红外热成像的图像，对其温度梯度成像的形状进行分析，从而得到玻璃零件600的空间位置信息；所述成像机构400包括支撑架410、热喷组件420及第一摄像组件430，所述支撑架410设置在机架100上，所述热喷组件420及第一摄像组件430分别固定在支撑架410上，所述热喷组件420用于通过热喷气体对定位座230或玻璃零件600进行加热，所述第一摄像组件430用于获取定位座230或玻璃零件600的红外热成像的图像，所述支撑架410包括X轴移动组件411及Y轴移动组件412，所述X轴移动组件411及Y轴移动组件412构成X-Y移动模组，用于带动热喷组件420及摄像组件430沿X轴方向及Y轴方向进行移动，所述X轴移动组件411和Y轴移动组件412内部均含有一套伺服电机和移动丝杆，此为本领域常规技术结构，在此不必赘述；所述支撑架410下方设置有第三支架413，所述热喷组件420及第一摄像组件430分别固定在第三支架413上，所述第一摄像组件430包括摄像夹具431及摄像机432，所述摄像机432为红外摄像机432，所述摄像夹具431通过螺栓与第三支架413连接，所述摄像机432固定在摄像夹具431上，所述摄像机432用于获取红外图像；所述热喷组件420包括热喷夹具421及热喷嘴422，所述热喷夹具421通过螺栓与第三支架413连接，所述热喷嘴422固定在热喷夹具421上，通过调节热喷夹具421在第三支架413上的连接方位来改变热喷嘴422与玻璃盖板表面的夹角，进而对热喷嘴422喷出热喷气体的角度进行调整，使得通过热喷气体对定位座230或玻璃零件600进行加热后获取的红外图像更为精准。

所述视觉机构500用于获取待贴合柔性膜片700的空间位置信息，所述视觉机构500包括第二摄像组件510，所述第二摄像组件510为工业摄像头构造，所述第二摄像组件510通过连杆固定在机架100上，具体地，所述第二摄像组件510数量为两个，所述第二摄像组件510分别匹配设置在移动台320上放置的待贴合柔性膜片700的左上部及左下部，所述第二摄像组件510用于对待贴合柔性膜片700进行拍照，进而可通过基于形状的模板匹配算法获取移动台320上待贴合柔性膜片700的空间位置信息。

在其中一个实施例中，所述支撑架410上方设置有驱动机构440，所述驱动机构440为驱动气缸构造，所述驱动机构440带动支撑架410上升或下降，进而对热喷组件420及第一摄像组件430的高度进行调节。

在其中一个实施例中，本发明基于基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜装置还包括控制机构，所述控制机构用于对翻转机构200、移动机构300、成像机构400及视觉机构500的运作状态进行控制，所述控制机构包括第一电控柜510、第二电控柜520、第一显示面板530及第二显示面板540，所述第一电控柜510、第二电控柜520、第一显示面板530及第二显示面板540分别固定在机架100上，所述第一电控柜510用于对翻转机构200及成像机构400的运作状态进行控制，所述第二电控柜520用于对移动机构300及视觉机构500的运作状态进行控制，所述第一电控柜510通过电缆分别与摄像机432及第一显示面板530连接，所述第二电控柜520通过电缆分别与第二摄像组件510及第二显示面板540连接；所述第一电控柜510用于根据玻璃零件600的形状对热喷嘴422的运动轨迹进行控制，进而获取玻璃零件600的空间位置信息；所述第二电控柜520通过基于形状的模板匹配算法，配合视觉机构500对待贴合柔性膜片700进行拍照，从而获取待贴合柔性膜片700的空间位置信息。

在其中一个实施例中，所述机架100周侧上还设置加强立柱120，以提高机架100的支撑刚度；所述机架100底端部四个角落处设置有支撑块130，所述支撑块130为可调伸螺旋缩式结构，以根据实际需要对机架100的高度进行调节；所述机架100底端部匹配支撑块130处设置有滚轮140，所述滚轮140为万向轮构造；所述机架100上匹配翻转机构200及移动机构300处设置有出风口150，所述出风口150用于消除操作过程中的静电对贴合工艺的影响。

本发明一种基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜装置通过在翻转平台220上设置定位座230，将玻璃零件600放置在定位座230内，配合成像机构400获取玻璃零件600的空间位置信息，同时在移动台320上放置待贴合柔性膜片700，配合视觉机构500获取待贴合柔性膜片700的空间位置信息，最后将移动台320通过滑轨110移动到定位座230下方，完成玻璃零件600与待贴合柔性膜片700的贴合操作。

根据上述本发明一种基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜装置，本发明提供了一种基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜方法，该方法中涉及的翻转机构200、移动机构300、成像机构400及视觉机构500可以与上述一种基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜装置实施例阐述的技术特征相同，并能产生相同的技术效果。本发明一种基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜方法，利用成像机构400通过热喷气体对定位座230或玻璃零件600进行加热后获取其红外热成像的图像，对其梯度温度成像的形状进行分析，从而得到玻璃零件600的空间位置信息，配合视觉机构500获取待贴合柔性膜片700的空间位置信息，最后将移动台320移送至定位座230下方，完成玻璃零件600与待贴合柔性膜片700的贴合对位操作，提高贴合对位精度。

一种基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜方法，包括如下步骤：

步骤S100、将待贴合柔性膜片700放置在移动台320上，将玻璃零件600放置在定位座230内；具体地，移动台320上设置有区域标记，可将待贴合柔性膜片700放置在区域标记上，玻璃零件600可通过定位座230上设置的定位挡块进行初步定位操作。

所述步骤S100之后，还包括

步骤S100-1、启动抽真空装置，分别对移动台320上的待贴合柔性膜片700及定位座230上的玻璃零件600进行真空吸附固定操作，以将待贴合柔性膜片700及玻璃零件600分别紧紧贴附在移动台320及定位座230上。

步骤S200、对移动台320上的待贴合柔性膜片700进行拍照处理，通过基于形状的模板匹配算法，获取待贴合柔性膜片700的空间位置信息，其中，基于形状的模板匹配算法为本领域技术人员的常用技术，在此不必赘述；具体地，机架100上端部配合第二摄像组件510设置有LED照明灯，LED照明灯为第二摄像组件510提供拍照光源，以方便获取待贴合柔性膜片700的空间位置信息。

步骤S300、根据预设热喷轨迹依次对玻璃零件600周侧进行间隔热喷处理形成热喷点组，所述热喷点组包括至少三个热喷点；其中，热喷组件420根据预设热喷轨迹依次对玻璃零件600周侧进行间隔热喷处理，热喷组件420还包括电磁阀，电磁阀设置在热喷嘴422上，通过电磁阀的开启或关闭实现热喷嘴422的间隔热喷处理操作。

在本实施例中，热喷嘴422喷出的热喷气体的温度为230～260℃，热喷嘴422每次热喷持续时间为0.5～3s，热喷嘴422与定位座230上表面垂直距离为5～30mm，热喷嘴422的嘴口直径为0.05～0.2mm。

优选地，当热喷组件420在玻璃零件600的左侧或右侧进行热喷时，相邻热喷点在X轴方向间隔为0.1～0.5mm，在Y轴方向间隔为8～15mm；当热喷组件420在玻璃组件的上侧或下侧进行热喷时，相邻热喷点在X轴方向间隔为8～15mm，在Y轴方向间隔为0.1～0.5mm。

所述步骤S300之后，还包括

步骤S300-1、判断当前热喷点组中热喷点与定位座230及玻璃零件600的位置关系，控制热喷点组的移位；其中，热喷点组的移位通过支撑架410上的X轴移动组件411及Y轴移动组件412的移位带动热喷组件420的移位来实现；热喷点组中热喷点与定位座230及玻璃零件600的位置关系包括热喷点落在玻璃零件600所在区域内部、热喷点落在玻璃零件600所在区域边缘、热喷点落在玻璃零件600所在区域外的定位座230上，当至少两个热喷点落在玻璃零件600内时，则下一热喷点组整体朝定位座230边缘移动预设距离；在本实施例中，预设距离可设置为1～2mm，具体地，热喷点组包括五个热喷点，如果五个热喷点有至少两个热喷点落在玻璃零件600内，则下次热喷点组整体朝定位座230边缘方向移动1～2mm；如果五个热喷点均落在玻璃零件600所在区域外的定位座230上，则下次热喷点组整体朝玻璃零件600边缘方向移动1～2mm。

步骤S400、通过深度学习算法获取热喷点组中单个热喷点对应的红外热成像的图像，判断热喷点位置类型。

其中，所述步骤S400、通过深度学习算法获取热喷点组中单个热喷点对应的红外热成像的图像，判断热喷点位置类型的方法，具体包括如下步骤：

步骤S410、建立图像坐标系；

步骤S420、在热红外成像的图像中裁剪出热红外温度成像超过预设温度的正方形区域，获得裁剪图像；其中，正方形区域的中心位置为热喷点中心所在的位置，预设温度本实施例中可选择为60℃；

步骤S430、对裁剪图像进行畸变处理，缩放到128×128像素尺寸，获得缩放图像；

步骤S440、通过公式

对缩放图像按其温度进行灰度化处理，获得128×128像素尺寸的灰度化图像；其中，f(i,j)为第i行第j列像素的灰度值，T(i,j)为缩放图像中第i行第j列像素对应的温度值；

步骤S450、将128×128的灰度化图像，送入卷积神经网络中的A1卷积层，采用5×5窗口卷积操作后，生成124×124像素的12幅图像；再由卷积神经网络中的A2池化层进行压缩处理，生成62×62像素的12幅图像；然后进行第二次卷积操作，将经深度卷积神经网络中的A2池化层进行压缩处理后的图像送入卷积神经网络中的A3卷积层，采用3×3窗口卷积操作后，生成60×60像素的24幅图像；再由卷积神经网络中的A4池化层进行压缩处理，生成30×30像素的24幅图像；然后经过卷积神经网络的A5全连接层处理，输出4096维度的向量；进一步，经过卷积神经网络中的A6全连接层处理，输出128维度的向量；最后，再由卷积神经网络中的A7软回归层输出N维向量，卷积神经网络中的A7软回归层输出的N维向量用以表示出热喷点位置类型，其中，N为喷点位置类型的分类类别数量，本实施例中，N＝7，热喷点位置类型包括“玻璃零件600内”、“玻璃零件600边缘1/8”、“玻璃零件600边缘1/4”、“玻璃零件600边缘3/8”、“玻璃零件600边缘1/2”、“玻璃零件600边缘3/4”、“定位座230上”七个分类类别。

所述步骤S400之前，还包括

步骤S400-1、构建热喷点位置类型数据集；通过人工标定方式对热喷点位置进行分类，本实施例中，热喷点位置类型包括“玻璃零件600内”、“玻璃零件600边缘1/8”、“玻璃零件600边缘1/4”、“玻璃零件600边缘3/8”、“玻璃零件600边缘1/2”、“玻璃零件600边缘3/4”、“定位座230上”七个分类类别。

步骤S500、获取玻璃零件600的空间位置信息；具体地，对玻璃零件600的四个侧边缘分别进行热喷处理后获得热喷点组对应的红外热成像的图像，根据热喷点组中热喷点对应的热喷点位置类型进行计算，以获取玻璃零件600的空间位置信息。

其中，所述步骤S500、获取玻璃零件600的空间位置信息的方法，具体包括如下步骤：

步骤S510、通过公式

及

获得热喷点对应玻璃零件600边缘点的坐标(x1，y1)，其中，(x0，y0)为热喷点中心位置的坐标，其可通过支撑架带动热喷组件在图像坐标系中的运行位置进行获取，r1为图像坐标系中未受影响温度梯度成像对应的分布圆形图像半径，r2为图像坐标系中受影响温度梯度成像对应的分布近似椭圆图像中的短轴长度，k为热喷点位置类型对应的预设参数。

由于热喷点位置类型为“玻璃零件600内”及“定位座230上”，是无法确定出玻璃零件600的边缘位置的，故不做考虑，无需进行计算。

具体地，在本实施例中，当热喷点位置类型为“玻璃零件600边缘1/8”时，k＝0.5；当热喷点位置类型为“玻璃零件600边缘1/4”时，k＝0.35；当热喷点位置类型为“玻璃零件600边缘3/8”时，k＝0.26；当热喷点位置类型为“玻璃零件600边缘1/2”时，k＝0.21；当热喷点位置类型为“玻璃零件600边缘3/4”时，k＝0.16。

在步骤S510中，如果热喷嘴422在玻璃零件600的左侧边或右侧边处，则保持y轴坐标不变，只通过公式

获得热喷点对应边缘点的坐标；如果热喷嘴422在玻璃零件600的上侧边或下侧边处，则保持x轴坐标不变，只通过公式

获得热喷点对应边缘点的坐标。

具体地，在步骤S510中，如果热喷嘴422在玻璃零件的左侧边处，y1＝y0，x1＝x0+(r₂+k×(r₁-r₂))；如果热喷嘴422在玻璃零件的右侧边处，y1＝y0，x1＝x0+(r₂+k×(r₁-r₂))；如果热喷嘴422在玻璃零件的上侧边处，x1＝x0，y1＝y0+(r₂+k×(r₁-r₂))；如果热喷嘴422在玻璃零件的下侧边处，x1＝x0，y1＝y0-(r₂+k×(r₁-r₂))。

步骤S520、根据热喷点位置类型统计相同位置类型的热喷点所对应的玻璃零件600的边缘点个数n，相同位置类型的热喷点所对应的玻璃零件600的边缘点坐标依次标记为P₁(x11,y11)，P₂(x22,y22)，…，P_n(xnn,ynn)，通过公式

获取玻璃零件600边缘点的最终坐标，进而获得玻璃零件600的空间位置信息。

步骤S600、根据待贴合柔性膜片700的空间位置信息和玻璃零件600的空间位置信息获得出待贴合柔性膜片700的位移量，并将待贴合柔性膜片700移送到玻璃零件600下方实现贴合操作；其中，待贴合柔性膜片700的位移通过移动座310及微动机构313的共同作用实现，移动座310实现X轴方向的粗调操作，微动机构313实现X轴方向、Y轴方向及转动方向的微调操作。

其中，所述步骤S600的具体过程如下：

第一驱动装置240驱动转动轴221转动，进而带动翻转平台220及定位座230翻转180°，移动座310在第二驱动装置的带动下沿滑轨110方向向左移动到定位座230下方，并且微动机构313带动待贴合柔性膜片700在X轴方向、Y轴方向及转动方向进行微调。

第三驱动装置341通过驱动杆344推动滚筒343向上运动，从而使得与玻璃零件600对位后的待贴合柔性膜片700左端离开移动台320上表面，在滚筒343的压力下与玻璃零件600开始贴合；具体地，第二驱动装置通过驱动丝杆330带动移动座310沿滑轨110方向来回滑动，进而带动滚筒343沿滑轨110方向来回滑动，使得柔性膜片不断地与玻璃零件600进行连续贴合操作，使得玻璃零件600与待贴合液柔性膜片之间的贴合更为紧固。

待贴合柔性膜片700与玻璃零件600贴合完成后，成像机构400、移动机构300、视觉机构500均进行复位，再通过人工方式将贴合完成后的工件拿出。

在其中一个实施例中，所述步骤S300之后还包括

步骤S300-2、对至少两个热喷点落在玻璃零件600上的热喷点组进行统计，通过基于长短期记忆网络(LSTM)的位置预测算法对预设热喷轨迹进行更新处理；具体地，当对定位座230不进行更换的情况下，对热喷点组的位置信息进行统计，为下次贴合操作时热喷组件420的预设热喷轨迹提供参考基准。

综上所述，本发明一种基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜装置及方法利用成像机构400通过热喷气体对定位座230或玻璃零件600进行加热后获取其红外热成像的图像，对其梯度温度成像的形状进行分析，从而得到玻璃零件600的空间位置信息，配合视觉机构500获取待贴合柔性膜片700的空间位置信息，最后将移动台320移送至定位座230下方，完成玻璃零件600与待贴合柔性膜片700的贴合对位操作，提高贴合对位精度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜装置，其特征在于：包括机架，所述机架上设置有翻转机构及移动机构，所述翻转机构包括两平行设置的第一支架，所述第一支架之间卡持设置有翻转平台，所述翻转平台一侧面放置有定位座，所述定位座用于放置玻璃零件；所述移动机构包括移动座，所述移动座上设置有移动台，所述移动台用于放置待贴合柔性膜片，所述移动座上还设置有滚筒贴合机构，所述滚筒贴合机构设置在移动台下方；所述翻转机构上方设置有成像机构，所述移动机构上方设置有视觉机构，所述成像机构及视觉机构分别设置在机架上，所述成像机构包括支撑架、热喷组件及第一摄像组件，所述支撑架设置在机架上，所述热喷组件及第一摄像组件分别固定在支撑架上，所述热喷组件用于通过热喷气体对定位座或玻璃零件进行加热，所述第一摄像组件用于获取定位座或玻璃零件的红外热成像的图像，所述视觉机构用于获取待贴合柔性膜片的空间位置信息。

2.根据权利要求1所述的基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜装置，其特征在于：所述支撑架下方设置有第三支架，所述热喷组件及第一摄像组件分别固定在第三支架上，所述第一摄像组件包括摄像夹具及摄像机，所述摄像夹具与第三支架连接，所述摄像机固定在摄像夹具上，所述摄像机用于获取红外图像；所述热喷组件包括热喷夹具及热喷嘴，所述热喷夹具与第三支架连接，所述热喷嘴固定在热喷夹具上。

3.根据权利要求1所述的基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜装置，其特征在于：所述移动座包括移动底板及微动机构，所述移动底板卡持在滑轨上，所述微动机构固定在移动底板上，所述移动台及滚筒贴合机构固定在微动机构上，所述微动机构用于带动移动台及滚筒贴合机构在X轴方向、Y轴方向及转动方向上进行运动，其中，转动方向为垂直于X-Y平面的竖轴转动方向。

4.根据权利要求1所述的基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜装置，其特征在于：还包括控制机构，所述控制机构用于对翻转机构、移动机构、成像机构及视觉机构的运作状态进行控制，所述控制机构包括第一电控柜、第二电控柜、第一显示面板及第二显示面板，所述第一电控柜、第二电控柜、第一显示面板及第二显示面板分别固定在机架上，所述第一电控柜用于对翻转机构及成像机构的运作状态进行控制，所述第二电控柜用于对移动机构及视觉机构的运作状态进行控制。

5.一种基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S100、将待贴合柔性膜片放置在移动台上，将玻璃零件放置在定位座内；

步骤S200、对移动台上的待贴合柔性膜片进行拍照处理，通过基于形状的模板匹配算法，获取待贴合柔性膜片的空间位置信息；

步骤S300、根据预设热喷轨迹依次对玻璃零件周侧进行间隔热喷处理形成热喷点组，所述热喷点组包括至少三个热喷点；

步骤S400、通过深度学习算法获取热喷点组中单个热喷点对应的红外热成像的图像，判断热喷点位置类型；

步骤S500、获取玻璃零件的空间位置信息；

步骤S600、根据待贴合柔性膜片的空间位置信息和玻璃零件的空间位置信息获得出待贴合柔性膜片的位移量，并将待贴合柔性膜片移送到玻璃零件下方实现贴合操作。

6.根据权利要求5所述的基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜方法，其特征在于：所述步骤S300之后，还包括

步骤S300-1、判断当前热喷点组中热喷点与定位座及玻璃零件的位置关系，控制热喷点组的移位。

7.根据权利要求5所述的基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜方法，其特征在于，所述步骤S400、通过深度学习算法获取热喷点组中单个热喷点对应的红外热成像的图像，判断热喷点位置类型的方法，包括如下步骤：

步骤S410、建立图像坐标系；

步骤S420、在热红外成像的图像中裁剪出热红外温度成像超过预设温度的正方形区域，获得裁剪图像；其中，正方形区域的中心位置为热喷点中心所在的位置；

步骤S430、对裁剪图像进行畸变处理，缩放到128×128像素尺寸，获得缩放图像；

步骤S440、通过公式

对缩放图像按其温度进行灰度化处理，获得128×128像素尺寸的灰度化图像；其中，f(i,j)为第i行第j列像素的灰度值，T(i,j)为缩放图像中第i行第j列像素对应的的温度值；

步骤S450、将128×128的灰度化图像，送入卷积神经网络中的A1卷积层，采用5×5窗口卷积操作后，生成124×124像素的12幅图像；再由卷积神经网络中的A2池化层进行压缩处理，生成62×62像素的12幅图像；然后进行第二次卷积操作，将经深度卷积神经网络中的A2池化层进行压缩处理后的图像送入卷积神经网络中的A3卷积层，采用3×3窗口卷积操作后，生成60×60像素的24幅图像；再由卷积神经网络中的A4池化层进行压缩处理，生成30×30像素的24幅图像；然后经过卷积神经网络的A5全连接层处理，输出4096维度的向量；经过卷积神经网络中的A6全连接层处理，输出128维度的向量；最后，再由卷积神经网络中的A7软回归层输出N维向量，卷积神经网络中的A7软回归层输出的N维向量用以表示出热喷点位置类型，其中，N为喷点位置类型的分类类别数量。

8.根据权利要求7所述的基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜方法，其特征在于，所述步骤S450中N＝7，热喷点位置类型包括“玻璃零件内”、“玻璃零件边缘1/8”、“玻璃零件边缘1/4”、“玻璃零件边缘3/8”、“玻璃零件边缘1/2”、“玻璃零件边缘3/4”、“定位座上”七个分类类别。

9.根据权利要求7所述的基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜方法，其特征在于，所述步骤S500、获取玻璃零件的空间位置信息的方法，包括如下步骤：

步骤S510、通过公式

及

获得热喷点对应玻璃零件边缘点的坐标(x1，y1)，其中，(x0，y0)为热喷点中心位置的坐标，r1为图像坐标系中未受影响温度梯度成像对应的分布圆形图像半径，r2为图像坐标系中受影响温度梯度成像对应的分布近似椭圆图像中的短轴长度，k为热喷点位置类型对应的预设参数；

步骤S520、根据热喷点位置类型统计相同位置类型的热喷点所对应的玻璃零件的边缘点个数n，相同位置类型的热喷点所对应的玻璃零件的边缘点坐标依次标记为P₁(x11,y11)，P₂(x22,y22)，…，P_n(xnn,ynn)，通过公式

获取玻璃零件边缘点的最终坐标，进而获得玻璃零件的空间位置信息。

10.根据权利要求9所述的基于热喷气体红外成像的异形玻璃零件贴膜方法，其特征在于：在步骤S510中，如果热喷嘴在玻璃零件的左侧边处，y1＝y0，x1＝x0+(r₂+k×(r₁-r₂))；如果热喷嘴在玻璃零件的右侧边处，y1＝y0，x1＝x0-(r₂+k×(r₁-r₂))；如果热喷嘴在玻璃零件的上侧边处，x1＝x0，y1＝y0+(r₂+k×(r₁-r₂))；如果热喷嘴在玻璃零件的下侧边处，x1＝x0，y1＝y0-(r₂+k×(r₁-r₂))。

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