CN114538088B - 基于飞拍的高速高精度取放料方法 - Google Patents

基于飞拍的高速高精度取放料方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开并提供了一种基于飞拍的高速高精度取放料方法，可实现全程高速、机械轴无等待的高速工作状态。本发明包括如下步骤：1、相机根据设定的路径高速对槽穴进行飞拍定位，获取每个槽穴的位置坐标以便后续产品放入托盘槽穴；2、产品处于载具的槽穴内，俯拍相机根据制定的路径高速移动飞拍，高速移动过程将产品的角度、位置计算出来，调整对应吸嘴的角度、位置姿态，让吸嘴分别吸取载具台上的产品。3、吸嘴上的产品高速移动至托盘上方途中经过仰拍相机，飞拍计算每个产品的角度、位置，随后根据步骤1获得的槽穴坐标每个吸嘴调整角度、位置姿态放置在托盘槽穴内。本发明应用于3C检测高速抓取设备的技术领域。

Description

基于飞拍的高速高精度取放料方法
技术领域
本发明涉及一种取放料方法,特别涉及基于飞拍的高速高精度取放料方法。
背景技术
随着科技的进步，生活水平的提高，大量的电子产品应用在生活的方方面面；人类对电子产品需求越来越大，传统的3C设备跟不上日益增长的需求，因此需要更高速、高精度、高质量的设备代替传统3C设备。
在目前的电子产品加工生产过程中，会有大量产品置于托盘上，然后需要使用视觉定位对托盘上的产品进行搬运，此过程对定位精度要求微米级。为保障定位精度传统定位的做法是目标或者相机移动至检测位置后停止，然后相机拍照进行视觉定位处理得到产品的坐标及角度，机械手根据定位数据对产品进行抓取或者放置到目标装置中。传统定位方式每一个定位目标都需要经历“启动→停止→启动”这一过程保障定位精度，存在的定位目标越多则完成一次产品放置启停的次数越多，而且机械轴由“启动→停止”需要一定的行程和时间进行减速，由“停止→启动”需要一定的行程和时间进行加速。在大量的定位抓取工作中不断的启停非常影响设备的生产效率，如果不需要“停止”这个过程，则能够大幅提高效率，满足日益增加的产能需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种基于飞拍的高速高精度取放料方法，可实现全程高速、机械轴无等待的高速工作状态。
本发明所采用的技术方案是：基于飞拍的高速高精度取放料方法，其所应用的产品为3C检测高速抓取设备，所述3C检测高速抓取设备包括PLC控制器、视觉模块、机械XY轴运动模块、抓取模块，所述视觉模块、所述机械XY轴运动模块、所述抓取模块均与所述PLC控制器信号连接，所述视觉模块的俯拍相机和所述抓取模块均设置在所述机械XY轴运动模块上；所述视觉模块对托盘、载具以及载具上的产品进行拍照定位，所述PLC控制器根据所述视觉模块的定位信息控制所述机械XY轴运动模块工作，并通过所述机械XY轴运动模块将载具上的产品取出后放置到托盘中，所述基于飞拍的高速高精度取放料方法包括如下步骤：
a、获取所述视觉模块对托盘的槽穴飞拍时带来的位置偏差值：首先，将调试托盘放置在工作位置，让机械XY轴运动模块带动俯拍相机根据设定的轨迹A在调试托盘的每个槽穴的上方停顿拍照，获取静止状态下的调试托盘的槽穴位置状态以此作为标准姿态模板并保存在系统数据中；然后，机械XY轴运动模块根据设定的轨迹A带动俯拍相机高速移动拍照，把调试托盘的每个槽穴的姿态都保存在系统数据中；最后，根据运动过程的图像与静止状态下的图像的差异算出机械XY轴运动模块在高速运动过程中调试托盘的每个槽穴的位置偏差值D1；
b、获取所述视觉模块对载具槽穴飞拍时带来的位置姿态偏移量：首先，将调试载具放置在工作位置，让机械XY轴运动模块带动俯拍相机根据设定的轨迹B在调试载具的每个槽穴的上方停顿拍照，获取静止状态下的调试载具的每个槽穴位置姿态以此作为标准位置姿态模板并保存在系统数据中；然后，机械XY轴运动模块带动俯拍相机根据设定的轨迹B高速拍照，把调试托盘的每个槽穴位置姿态以及每个槽穴中产品的位置姿态都保存在系统数据中；最后，根据运动过程与静止状态下调试托盘的槽穴的位置姿态得到飞拍带来的位置姿态偏移量D2；
c、完成步骤a和步骤b后，可以进行飞拍取放料，所述飞拍取放料包括如下步骤：
（1）换托盘和载具
（2）PLC控制器通知视觉模块对托盘进行飞拍；
（3）视觉模块告知PLC控制器准备完成可以开始飞拍；
（4）PLC控制器控制机械XY轴运动模块在托盘上方根据设定的轨迹高速移动，并对视觉模块给出拍照信号；
（5）视觉模块获取飞拍时的槽穴位置数据,飞拍时的槽穴位置数据加上飞拍的位置偏差值D1即可得到精准坐标位置数据；
（6）PLC控制器通知视觉模块对载具进行飞拍；
（7）视觉模块告知PLC控制器准备完成可以开始飞拍；
（8）PLC控制器控制机械XY轴运动模块在载具上方根据设定的轨迹高速移动，并对视觉模块给出拍照信号；
（9）视觉模块获取飞拍时的载具槽穴内产品位置姿态数据,飞拍时的产品位置姿态数据加上飞拍的位置姿态偏移量D2即可得到产品的真正姿态数据；
（10）PLC控制器根据步骤（4）中的精准坐标位置数据和步骤（8）中的真正姿态数据，控制控制机械XY轴运动模块并使用抓取模块将载具上的产品取出并放置在托盘上。
进一步，所述视觉模块还包括仰拍相机，仰拍相机固定设置在所述3C检测高速抓取设备上；在步骤c前，所述基于飞拍的高速高精度取放料方法还包括取放料过程中的姿态纠正步骤：调试载具的产品在飞拍时获取的位置姿态数据加上飞拍的位置姿态偏移量（D2）即可得到产品的真正姿态数据，PLC控制器根据调试载具的产品真正姿态数据，控制控制机械XY轴运动模块并使用抓取模块的吸嘴将调试载具的产品取出，再获取所述视觉模块的仰拍相机对取出产品飞拍时带来的纠正姿态偏移量；所述视觉模块的仰拍相机对取出产品飞拍时带来的纠正姿态偏移量方法为：首先机械XY轴运动模块带动吸嘴运动到仰拍相机正上方拍照获取吸嘴上的产品在静止状态下的位置姿态，然后高速飞拍获取运动下的吸嘴上的产品姿态，最后根据运动过程的图像与静止状态下的图像的差异算出飞拍带来的纠正姿态偏移量D3。
进一步，在步骤（10）中，载具上的产品取出并放置在托盘上的过程中还包括产品姿态纠正步骤：机械XY轴运动模块带动吸嘴高速经过仰拍相机正上方，仰拍相机高速飞拍获取吸嘴上运动中的产品飞拍姿态数据，产品飞拍姿态数据加上纠正姿态偏移量D3即可得到产品在移动过程中的真正姿态；然后对产品进行位置、角度纠正以便放入托盘槽穴中。
进一步，在步骤（10）中，抓取模块将载具上的产品取出的方法为：机械XY轴运动模块根据设定的路径对8个产品进行高速拍照定位，抓取模块对应有1到8号吸嘴，产品飞拍顺序从1到8，因图像处理的复杂性，飞拍不能立即得到产品的位置结果，但是当第8个产品飞拍完成后第1个产品飞拍结果已经出来，1号吸嘴可以根据得到的位置结果调整吸嘴的角度、位置去吸取产品1，1号吸嘴吸取完成后2号产品结果也已经出来，由2号吸嘴吸取2号产品，以此类推可实现全程高速、机械轴无等待的高速工作状态。
本发明的有益效果是：本发明克服了机械轴在高速移动过程带来的位置偏差，定位过程不需要经历启停过程就能够通过特有的处理技术消除飞拍带来的定位偏差，只需要机械轴按照设定路径经过检测点即可完成对所有检测点的定位，设备搬运过程始终处于高速状态同时又能够满足定位的高精度要求。本发明能很好地补偿因机械轴高速运动过程中带来的误差，实现目标定位时不需要静止拍照，高速运动过程即可实现对目标的精准定位。本发明在对目标定位过程机械轴始终处于高速状态且定位精度3微米，多个检测目标只需要经过相机即可实现精准定位，极大的提高了设备生产效率。
附图说明
图1是托盘飞拍示意图；
图2是载具飞拍示意图；
图3是本发明硬件示意图；
图4是高速飞拍定流程图。
具体实施方式
如图1至图4所示，在本实施例中，基于飞拍的高速高精度取放料方法为：1、托盘槽穴呈35行14列，总计490个槽穴，作业前相机根据设定的路径高速对490个槽穴进行飞拍定位，获取每个槽穴的位置坐标以便后续产品放入托盘槽穴，如见图1所示。2、产品处于载具的槽穴内，俯拍相机根据制定的路径高速移动飞拍，高速移动过程将产品的角度、位置计算出来，调整对应吸嘴的角度、位置姿态，让八个吸嘴分别吸取载具台上的八颗产品，如见图2所示。3、吸嘴上的八颗产品高速移动至托盘上方途中经过四个仰拍相机（八个吸嘴呈2行4列排布）飞拍计算每个产品的角度、位置，随后根据步骤1获得的槽穴坐标每个吸嘴调整角度、位置姿态放置在托盘槽穴内，如见图3所示。
对于上述第1步骤，如图1所示，设备调试时让机械XY轴带动俯拍相机根据设定的轨迹在每个槽穴的上方停顿拍照获取静止状态下的槽穴位置状态以此作为标准姿态模板并保存在系统数据中。正常工作时，为了避免每次对每个槽穴拍照，因此每次更换托盘后机械XY轴根据设定的轨迹带动俯拍相机高速移动拍照把每个槽穴的姿态都保存在系统数据中，根据运动过程的图像与静止状态下的图像的差异即可算出机械轴在高速运动过程中每个槽穴的位置偏差；要放入某个槽穴时就根据数据查找飞拍时该槽穴位置数据以及其飞拍的位置偏差值，飞拍时的槽穴位置数据加上飞拍的位置偏差值即可得到精准的坐标位置。
对于上述第2步骤，如图2所示，产品在槽穴中的位置状态未知，需要对每个产品进行拍照定位。设备调试时让机械XY轴根据设定的路径在每个槽穴的上方停顿拍照，记录静止状态下每个的槽穴位置姿态。正常工作时机械XY轴根据设定的路径高速拍照定位槽穴、产品的位置姿态，根据运动过程与静止状态下槽穴的位置姿态得到飞拍带来的偏移量，补偿到产品的位置姿态上即可实现对产品的精准定位。产品飞拍顺序从1到8，因图像处理的复杂性，飞拍不能立即得到产品的位置结果，但是当第8个产品飞拍完成后第1个产品飞拍结果已经出来，1号吸嘴可以根据得到的位置结果调整吸嘴的角度、位置去吸取产品1，1号吸嘴吸取完成后2号产品结果也已经出来，由2号吸嘴吸取2号产品，以此类推可实现全程高速、机械轴无等待的高速工作状态。
对于上述第3步骤，如图3所示，首先把4个仰拍相机和8个吸嘴依次编号。吸嘴1和吸嘴5由仰拍相机1拍照处理，吸嘴2和吸嘴6由仰拍相机2拍照处理，以此类推。设备调试前机械XY轴带动吸嘴运动到相机正上方拍照获取吸嘴静止状态下的位置姿态，然后高速飞拍获取运动下的吸嘴姿态，由此可得到飞拍带来的偏移量，正常工作时检测得到的产品位置姿态加上这个偏移量即可得到产品真正的姿态。然后对产品进行位置、角度纠正以便放入托盘槽穴中。
如图4所示，所述飞拍取放料包括如下步骤：
（1）换托盘和载具
（2）PLC控制器通知视觉模块对托盘进行飞拍；
（3）视觉模块告知PLC控制器准备完成可以开始飞拍；
（4）PLC控制器控制机械XY轴运动模块在托盘上方根据设定的轨迹高速移动，并对视觉模块给出拍照信号；
（5）视觉模块获取飞拍时的槽穴位置数据,飞拍时的槽穴位置数据加上飞拍的位置偏差值D1即可得到精准坐标位置数据；
（6）PLC控制器通知视觉模块对载具进行飞拍；
（7）视觉模块告知PLC控制器准备完成可以开始飞拍；
（8）PLC控制器控制机械XY轴运动模块在载具上方根据设定的轨迹高速移动，并对视觉模块给出拍照信号；
（9）视觉模块获取飞拍时的载具槽穴内产品位置姿态数据,飞拍时的产品位置姿态数据加上飞拍的位置姿态偏移量D2即可得到产品的真正姿态数据；
（10）PLC控制器根据步骤（4）中的精准坐标位置数据和步骤（8）中的真正姿态数据，控制控制机械XY轴运动模块并使用抓取模块将载具上的产品取出并放置在托盘上。在该步骤中，抓取模块将载具上的产品取出的方法为：机械XY轴运动模块根据设定的路径对8个产品进行高速拍照定位，抓取模块对应有1到8号吸嘴，产品飞拍顺序从1到8，因图像处理的复杂性，飞拍不能立即得到产品的位置结果，但是当第8个产品飞拍完成后第1个产品飞拍结果已经出来，1号吸嘴可以根据得到的位置结果调整吸嘴的角度、位置去吸取产品1，1号吸嘴吸取完成后2号产品结果也已经出来，由2号吸嘴吸取2号产品，以此类推，实现全程高速、机械轴无等待的高速工作状态。
虽然本发明的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。

Claims (4)

1.基于飞拍的高速高精度取放料方法，其所应用的产品为3C检测高速抓取设备，所述3C检测高速抓取设备包括PLC控制器、视觉模块、机械XY轴运动模块、抓取模块，所述视觉模块、所述机械XY轴运动模块、所述抓取模块均与所述PLC控制器信号连接，所述视觉模块的俯拍相机和所述抓取模块均设置在所述机械XY轴运动模块上；所述视觉模块对托盘、载具以及载具上的产品进行拍照定位，所述PLC控制器根据所述视觉模块的定位信息控制所述机械XY轴运动模块工作，并通过所述机械XY轴运动模块将载具上的产品取出后放置到托盘中，其特征在于：所述基于飞拍的高速高精度取放料方法包括如下步骤：
a、获取所述视觉模块对托盘的槽穴飞拍时带来的位置偏差值：首先，将调试托盘放置在工作位置，让机械XY轴运动模块带动俯拍相机根据设定的轨迹A在调试托盘的每个槽穴的上方停顿拍照，获取静止状态下的调试托盘的槽穴位置状态以此作为标准姿态模板并保存在系统数据中；然后，机械XY轴运动模块根据设定的轨迹A带动俯拍相机高速移动拍照，把调试托盘的每个槽穴的姿态都保存在系统数据中；最后，根据运动过程的图像与静止状态下的图像的差异算出机械XY轴运动模块在高速运动过程中调试托盘的每个槽穴的位置偏差值（D1）；
b、获取所述视觉模块对载具槽穴飞拍时带来的位置姿态偏移量：首先，将调试载具放置在工作位置，让机械XY轴运动模块带动俯拍相机根据设定的轨迹B在调试载具的每个槽穴的上方停顿拍照，获取静止状态下的调试载具的每个槽穴位置姿态以此作为标准位置姿态模板并保存在系统数据中；然后，机械XY轴运动模块带动俯拍相机根据设定的轨迹B高速拍照，把调试托盘的每个槽穴位置姿态以及每个槽穴中产品的位置姿态都保存在系统数据中；最后，根据运动过程与静止状态下调试托盘的槽穴的位置姿态得到飞拍带来的位置姿态偏移量（D2）；
c、完成步骤a和步骤b后，可以进行飞拍取放料，所述飞拍取放料包括如下步骤：
（1）换托盘和载具
（2）PLC控制器通知视觉模块对托盘进行飞拍；
（3）视觉模块告知PLC控制器准备完成可以开始飞拍；
（4）PLC控制器控制机械XY轴运动模块在托盘上方根据设定的轨迹高速移动，并对视觉模块给出拍照信号；
（5）视觉模块获取飞拍时的槽穴位置数据,飞拍时的槽穴位置数据加上飞拍的位置偏差值（D1）即可得到精准坐标位置数据；
（6）PLC控制器通知视觉模块对载具进行飞拍；
（7）视觉模块告知PLC控制器准备完成可以开始飞拍；
（8）PLC控制器控制机械XY轴运动模块在载具上方根据设定的轨迹高速移动，并对视觉模块给出拍照信号；
（9）视觉模块获取飞拍时的载具槽穴内产品位置姿态数据,飞拍时的产品位置姿态数据加上飞拍的位置姿态偏移量（D2）即可得到产品的真正姿态数据；
（10）PLC控制器根据步骤（4）中的精准坐标位置数据和步骤（8）中的真正姿态数据，控制控制机械XY轴运动模块并使用抓取模块将载具上的产品取出并放置在托盘上。
2.根据权利要求1所述的基于飞拍的高速高精度取放料方法，其特征在于：所述视觉模块还包括仰拍相机，仰拍相机固定设置在所述3C检测高速抓取设备上；在步骤c前，所述基于飞拍的高速高精度取放料方法还包括取放料过程中的姿态纠正步骤：调试载具的产品在飞拍时获取的位置姿态数据加上飞拍的位置姿态偏移量（D2）即可得到产品的真正姿态数据，PLC控制器根据调试载具的产品真正姿态数据，控制控制机械XY轴运动模块并使用抓取模块的吸嘴将调试载具的产品取出，再获取所述视觉模块的仰拍相机对取出产品飞拍时带来的纠正姿态偏移量；所述视觉模块的仰拍相机对取出产品飞拍时带来的纠正姿态偏移量方法为：首先机械XY轴运动模块带动吸嘴运动到仰拍相机正上方拍照获取吸嘴上的产品在静止状态下的位置姿态，然后高速飞拍获取运动下的吸嘴上的产品姿态，最后根据运动过程的图像与静止状态下的图像的差异算出飞拍带来的纠正姿态偏移量（D3）。
3.根据权利要求2所述的基于飞拍的高速高精度取放料方法，其特征在于：在步骤（10）中，载具上的产品取出并放置在托盘上的过程中还包括产品姿态纠正步骤：机械XY轴运动模块带动吸嘴高速经过仰拍相机正上方，仰拍相机高速飞拍获取吸嘴上运动中的产品飞拍姿态数据，产品飞拍姿态数据加上纠正姿态偏移量（D3）即可得到产品在移动过程中的真正姿态；然后对产品进行位置、角度纠正以便放入托盘槽穴中。
4.根据权利要求3所述的基于飞拍的高速高精度取放料方法，其特征在于：在步骤（10）中，抓取模块将载具上的产品取出的方法为：机械XY轴运动模块根据设定的路径对8个产品进行高速拍照定位，抓取模块对应有1到8号吸嘴，产品飞拍顺序从1到8，因图像处理的复杂性，飞拍不能立即得到产品的位置结果，但是当第8个产品飞拍完成后第1个产品飞拍结果已经出来，1号吸嘴可以根据得到的位置结果调整吸嘴的角度、位置去吸取产品1，1号吸嘴吸取完成后2号产品结果也已经出来，由2号吸嘴吸取2号产品，以此类推可实现全程高速、机械轴无等待的高速工作状态。
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