CN113996499A - 一种用于自动化工业点胶机器人的智能定位系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于自动化工业点胶机器人的智能定位系统,包括图像采集驱动模块、图像采集模块、图像处理模块、视觉定位模块和点胶模块,所述图像采集驱动模块用于对图像采集模块进行驱动,图像采集模块用于对目标图像进行采集,图像处理模块用于对目标图像进行处理,使得处理后的目标图像可以进行智能定位,视觉定位模块用于对目标图像进行定位捕捉。本发明在使用时,利用图像处理模块中设置图像平滑处理单元和二值化处理单元用于对采集的目标图像进行预处理,再运用形态学处理单元和中心坐标提取单元提取点胶位置坐标,解决了传统的智能定位系统造成点胶方式开环控制精度较低,稳定性较差的问题,使用起来十分便利。

Description

一种用于自动化工业点胶机器人的智能定位系统
技术领域
本发明属于点胶机器人设备技术领域,更具体地说,尤其涉及一种用于自动化工业点胶机器人的智能定位系统。
背景技术
工业自动化是在工业生产中广泛采用自动控制、自动调整装置,用以代替人工操纵机器和机器体系进行加工生产的趋势,在工业生产自动化条件下,人只是间接地照管和监督机器进行生产,工业自动化,按其发展阶段可分为:半自动化,即部分采用自动控制和自动装置,而另一部分则由人工操作机器进行生产;全自动化,指生产过程中全部工序,包括上料、下料、装卸等,都不需要人直接进行生产操作(人只是间接地看管和监督机器运转),而由机器连续地、重复地自动生产出一个或一批产品。
但是现有技术中用于自动化工业点胶机器人的智能定位系统较为繁琐,而且传统智能定位系统可能会造成点胶方式开环控制精度较低,稳定性较差的问题,使用起来十分不便,因此我们需要提出一种用于自动化工业点胶机器人的智能定位系统。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,在图像处理模块中设置图像平滑处理单元和二值化处理单元用于对采集的目标图像进行预处理,再运用形态学处理单元和中心坐标提取单元提取点胶位置坐标,解决了传统的智能定位系统造成点胶方式开环控制精度较低,稳定性较差的问题,而提出的一种用于自动化工业点胶机器人的智能定位系统。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种用于自动化工业点胶机器人的智能定位系统,包括图像采集驱动模块、图像采集模块、图像处理模块、视觉定位模块和点胶模块,所述图像采集驱动模块用于对图像采集模块进行驱动,所述图像采集模块用于对目标图像进行采集,所述图像处理模块用于对目标图像进行处理,使得处理后的目标图像可以进行智能定位,所述视觉定位模块用于对目标图像进行定位捕捉,所述点胶模块在视觉定位模块对目标图像进行定位捕捉后,控制机械手以最合适的点胶轨迹进行点胶作业。
优选的,所述图像采集驱动模块包括驱动单元,所述驱动单元用于驱动图像采集模块对目标图像进行采集,所述驱动单元可以设置为滚珠丝杆、电动滑台或电动推杆中的一种,用于驱动图像采集模块做直线运动,且可以进行前后左右各个方向的运动。
优选的,所述图像采集模块包括照明单元和扫描单元,所述照明单元包括补光灯,当自然光无法满足图像采集模块对目标图像进行采集时,开启补光灯用于补强光源对目标图像进行采集,所述补光灯设置为LED补光灯,利用LED发光二极管为发光体,采用可充电池供电。
优选的,所述扫描单元具体设置为红外线扫描摄像头,所述红外线扫描摄像头的波长设置为1.5-400微米,所述红外线扫描摄像头包括镜头、感光元件、信号处理元件,外部光线通过镜头聚焦在感光元件上,感光元件与信号处理元件电连接。
优选的,所述图像处理模块包括图像转化单元、图像平滑处理单元、阀值选取单元、二值化处理单元、形态学处理单元和中心坐标提取单元,所述图像转化单元用于对图像采集模块得到的彩色目标图像转化为灰度图,以便于进行进一步的图像处理操作,所述图像平滑处理单元用于减少图像的噪声,从而对转化后的灰度图进行平滑处理,平滑处理可去除实际成像过程中,因成像设备和环境所造成的图像失真,提取有用信息,恢复原始图像。
优选的,所述阀值选取单元可以对目标灰度图进行阀值选取,从而获得了反应图像整体和局部特征的二值化图像,利于提高目标轮廓的对比度,又便于对目标灰度图像进行简化处理,减小数据量、提高处理速度,同时,阈值的可调性也大大提高了系统对工作环境的适应性,即增强了系统对不同对象的识别能力网。
优选的,所述二值化处理单元就是将图像上的像素点的灰度值设置为0或255,也就是将整个图像呈现出明显的只有黑和白的视觉效果,所述二值化处理单元可以把目标灰度图像转换成二值图像,把大于某个临界灰度值的像素灰度设为灰度极大值,把小于这个值的像素灰度设为灰度极小值。
优选的,所述形态学处理单元是利用矩形结构元对目标灰度图像进行腐蚀操作和膨胀操作,其中俯视操作是将小于矩形区域的部分进行剔除,所述腐蚀操作为具有对称性的减小识别区域面积,并且不改变所选区域的中心位置坐标,其中膨胀操作是将识别区域恢复到原来面积,得到完整的矩形,并且通过矩形拟合提取得到识别区域的中心坐标。
优选的,所述中心坐标提取单元用于对形态学处理单元中得到的识别区域中心坐标进行提取,然后将提取得到的识别区域中心坐标提供至视觉定位模块处,便于视觉定位模块对目标图像进行定位。
优选的,所述视觉定位模块用于确定红外线扫描摄像头的像素分辨率,即一个像素代表的实际距离,确定红外线扫描摄像头图像坐标系和运动平台坐标系之间的关系,将点胶中心的图像坐标转换为可以驱动平台运动的物理坐标。
本发明的技术效果和优点:首先利用图像采集驱动模块对图像采集模块进行驱动,将图像采集模块移动指定位置,然后利用图像采集模块对目标图像进行采集,然后利用图像处理模块对图像采集模块采集到的目标图形进行处理,当目标图像处理完成以后,将处理后的目标图形传输至视觉定位模块,利用视觉定位模块确定红外线扫描摄像头图像坐标系和运动平台坐标系之间的关系,对目标图像进行定位捕捉,最后利用点胶模块在视觉定位模块对目标图像进行定位捕捉后,控制机械手以最合适的点胶轨迹进行点胶作业;
从而使得自动化工业点胶机器人的定位工作较为简单,并且在图像处理模块中设置图像平滑处理单元和二值化处理单元用于对采集的目标图像进行预处理,再运用形态学处理单元和中心坐标提取单元提取点胶位置坐标,解决了传统的智能定位系统造成点胶方式开环控制精度较低,稳定性较差的问题,使用起来十分便利。
附图说明
图1为本发明的系统框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。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。
本发明提供了如图1的一种用于自动化工业点胶机器人的智能定位系统,包括图像采集驱动模块、图像采集模块、图像处理模块、视觉定位模块和点胶模块,所述图像采集驱动模块用于对图像采集模块进行驱动,所述图像采集模块用于对目标图像进行采集,所述图像处理模块用于对目标图像进行处理,使得处理后的目标图像可以进行智能定位,所述视觉定位模块用于对目标图像进行定位捕捉,所述点胶模块在视觉定位模块对目标图像进行定位捕捉后,控制机械手以最合适的点胶轨迹进行点胶作业。
所述图像采集驱动模块包括驱动单元,所述驱动单元用于驱动图像采集模块对目标图像进行采集,所述驱动单元可以设置为滚珠丝杆、电动滑台或电动推杆中的一种,用于驱动图像采集模块做直线运动,且可以进行前后左右各个方向的运动。
所述图像采集模块包括照明单元和扫描单元,所述照明单元包括补光灯,当自然光无法满足图像采集模块对目标图像进行采集时,开启补光灯用于补强光源对目标图像进行采集,所述补光灯设置为LED补光灯,利用LED发光二极管为发光体,采用可充电池供电。
所述扫描单元具体设置为红外线扫描摄像头,所述红外线扫描摄像头的波长设置为1.5-400微米,所述红外线扫描摄像头包括镜头、感光元件、信号处理元件,外部光线通过镜头聚焦在感光元件上,感光元件与信号处理元件电连接。
所述图像处理模块包括图像转化单元、图像平滑处理单元、阀值选取单元、二值化处理单元、形态学处理单元和中心坐标提取单元,所述图像转化单元用于对图像采集模块得到的彩色目标图像转化为灰度图,以便于进行进一步的图像处理操作,所述图像平滑处理单元用于减少图像的噪声,从而对转化后的灰度图进行平滑处理,平滑处理可去除实际成像过程中,因成像设备和环境所造成的图像失真,提取有用信息,恢复原始图像。
所述阀值选取单元可以对目标灰度图进行阀值选取,从而获得了反应图像整体和局部特征的二值化图像,利于提高目标轮廓的对比度,又便于对目标灰度图像进行简化处理,减小数据量、提高处理速度,同时,阈值的可调性也大大提高了系统对工作环境的适应性,即增强了系统对不同对象的识别能力网。
所述二值化处理单元就是将图像上的像素点的灰度值设置为0或255,也就是将整个图像呈现出明显的只有黑和白的视觉效果,所述二值化处理单元可以把目标灰度图像转换成二值图像,把大于某个临界灰度值的像素灰度设为灰度极大值,把小于这个值的像素灰度设为灰度极小值。
所述形态学处理单元是利用矩形结构元对目标灰度图像进行腐蚀操作和膨胀操作,其中俯视操作是将小于矩形区域的部分进行剔除,所述腐蚀操作为具有对称性的减小识别区域面积,并且不改变所选区域的中心位置坐标,其中膨胀操作是将识别区域恢复到原来面积,得到完整的矩形,并且通过矩形拟合提取得到识别区域的中心坐标。
所述中心坐标提取单元用于对形态学处理单元中得到的识别区域中心坐标进行提取,然后将提取得到的识别区域中心坐标提供至视觉定位模块处,便于视觉定位模块对目标图像进行定位。
所述视觉定位模块用于确定红外线扫描摄像头的像素分辨率,即一个像素代表的实际距离,确定红外线扫描摄像头图像坐标系和运动平台坐标系之间的关系,将点胶中心的图像坐标转换为可以驱动平台运动的物理坐标。
工作原理,本发明在具体使用时,首先利用图像采集驱动模块对图像采集模块进行驱动,将图像采集模块移动指定位置,然后利用图像采集模块对目标图像进行采集,然后利用图像处理模块对图像采集模块采集到的目标图形进行处理,当目标图像处理完成以后,将处理后的目标图形传输至视觉定位模块,利用视觉定位模块确定红外线扫描摄像头图像坐标系和运动平台坐标系之间的关系,对目标图像进行定位捕捉,最后利用点胶模块在视觉定位模块对目标图像进行定位捕捉后,控制机械手以最合适的点胶轨迹进行点胶作业,使得自动化工业点胶机器人的定位工作较为简单,并且在图像处理模块中设置图像平滑处理单元和二值化处理单元用于对采集的目标图像进行预处理,再运用形态学处理单元和中心坐标提取单元提取点胶位置坐标,解决了传统的智能定位系统造成点胶方式开环控制精度较低,稳定性较差的问题,使用起来十分便利。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于自动化工业点胶机器人的智能定位系统,其特征在于:包括图像采集驱动模块、图像采集模块、图像处理模块、视觉定位模块和点胶模块,所述图像采集驱动模块用于对图像采集模块进行驱动,所述图像采集模块用于对目标图像进行采集,所述图像处理模块用于对目标图像进行处理,使得处理后的目标图像可以进行智能定位,所述视觉定位模块用于对目标图像进行定位捕捉,所述点胶模块在视觉定位模块对目标图像进行定位捕捉后,控制机械手以最合适的点胶轨迹进行点胶作业。
2.根据权利要求1所述的一种用于自动化工业点胶机器人的智能定位系统,其特征在于:所述图像采集驱动模块包括驱动单元,所述驱动单元用于驱动图像采集模块对目标图像进行采集,所述驱动单元可以设置为滚珠丝杆、电动滑台或电动推杆中的一种,用于驱动图像采集模块做直线运动,且可以进行前后左右各个方向的运动。
3.根据权利要求1所述的一种用于自动化工业点胶机器人的智能定位系统,其特征在于:所述图像采集模块包括照明单元和扫描单元,所述照明单元包括补光灯,当自然光无法满足图像采集模块对目标图像进行采集时,开启补光灯用于补强光源对目标图像进行采集,所述补光灯设置为LED补光灯,利用LED发光二极管为发光体,采用可充电池供电。
4.根据权利要求3所述的一种用于自动化工业点胶机器人的智能定位系统,其特征在于:所述扫描单元具体设置为红外线扫描摄像头,所述红外线扫描摄像头的波长设置为1.5-400微米,所述红外线扫描摄像头包括镜头、感光元件、信号处理元件,外部光线通过镜头聚焦在感光元件上,感光元件与信号处理元件电连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于自动化工业点胶机器人的智能定位系统,其特征在于:所述图像处理模块包括图像转化单元、图像平滑处理单元、阀值选取单元、二值化处理单元、形态学处理单元和中心坐标提取单元,所述图像转化单元用于对图像采集模块得到的彩色目标图像转化为灰度图,以便于进行进一步的图像处理操作,所述图像平滑处理单元用于减少图像的噪声,从而对转化后的灰度图进行平滑处理,平滑处理可去除实际成像过程中,因成像设备和环境所造成的图像失真,提取有用信息,恢复原始图像。
6.根据权利要求5所述的一种用于自动化工业点胶机器人的智能定位系统,其特征在于:所述阀值选取单元可以对目标灰度图进行阀值选取,从而获得了反应图像整体和局部特征的二值化图像,利于提高目标轮廓的对比度,又便于对目标灰度图像进行简化处理,减小数据量、提高处理速度,同时,阈值的可调性也大大提高了系统对工作环境的适应性,即增强了系统对不同对象的识别能力网。
7.根据权利要求5所述的一种用于自动化工业点胶机器人的智能定位系统,其特征在于:所述二值化处理单元就是将图像上的像素点的灰度值设置为0或255,也就是将整个图像呈现出明显的只有黑和白的视觉效果,所述二值化处理单元可以把目标灰度图像转换成二值图像,把大于某个临界灰度值的像素灰度设为灰度极大值,把小于这个值的像素灰度设为灰度极小值。
8.根据权利要求5所述的一种用于自动化工业点胶机器人的智能定位系统,其特征在于:所述形态学处理单元是利用矩形结构元对目标灰度图像进行腐蚀操作和膨胀操作,其中俯视操作是将小于矩形区域的部分进行剔除,所述腐蚀操作为具有对称性的减小识别区域面积,并且不改变所选区域的中心位置坐标,其中膨胀操作是将识别区域恢复到原来面积,得到完整的矩形,并且通过矩形拟合提取得到识别区域的中心坐标。
9.根据权利要求8所述的一种用于自动化工业点胶机器人的智能定位系统,其特征在于:所述中心坐标提取单元用于对形态学处理单元中得到的识别区域中心坐标进行提取,然后将提取得到的识别区域中心坐标提供至视觉定位模块处,便于视觉定位模块对目标图像进行定位。
10.根据权利要求4所述的一种用于自动化工业点胶机器人的智能定位系统,其特征在于:所述视觉定位模块用于确定红外线扫描摄像头的像素分辨率,即一个像素代表的实际距离,确定红外线扫描摄像头图像坐标系和运动平台坐标系之间的关系,将点胶中心的图像坐标转换为可以驱动平台运动的物理坐标。
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