CN114669446B - 一种新型蒸发器视觉引导涂胶系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸发器涂胶系统，公开了一种蒸发器视觉引导涂胶系统，其包括涂胶输送机(1)，涂胶输送机(1)上设有涂胶传送带(2)，还包括与涂胶传送带(2)配合的涂胶机构和检测机构，涂胶机构包括用于对涂胶传送带(2)上蒸发器进行拍摄并根据拍摄图像得到涂胶路径的相机和根据涂胶路径对蒸发器进行涂胶的涂胶机器人(3)，检测机构包括用于充氦与氦气回收设备(5)和氦气检漏设备(6)。本发明能够实现对空调蒸发器的自动化涂胶，同时结合氦气检漏设备(6)对涂胶处进行测漏，具有视觉引导、自动涂胶和涂胶泄露检测三种功能，实现了空调蒸发器涂胶的闭环，保证空调蒸发器的自动化涂胶的稳定有效进行。

Description

一种新型蒸发器视觉引导涂胶系统

技术领域

本发明涉及一种蒸发器涂胶系统，尤其涉及了一种蒸发器视觉引导涂胶系统。

背景技术

随着图像识别技术的快速发展，基于视觉的图像识别技术已经在安防监控、生产制造、工业自动化等领域得到了广泛应用。传统的空调蒸发器涂胶主要采用流水线式作业方式，使用人工目测的方式实现产品的检测、定位、手工涂胶等操作，严重制约了生产效率的提高。

基于视觉的自动化涂胶技术已经不同行业得到广泛应用。如唐德威，宗德祥，邓宗全，李明章于2006年在《机器人》（2006,(01)期）中提出的“涂胶机器人（3）视觉系统的应用研究”，对涂胶机器人（3）智能系统的视觉部分进行了应用研究，系统引入了模式识别、基于图像的NC代码生成、胶线表面质量检测等关键技术。

王健强，刘宝柱，任玉峰，王长润于提出了“基于双目视觉的汽车风挡玻璃智能涂胶系统研究”（2010年01期《组合机床与自动化加工技术》）。利用通用的CCD摄像机搭建双目视觉平台，对车身空间位置参数进行提取，分析风挡玻璃安装工况，建立简化的数学模型。最后采用SoftPLC技术实现机器人运动参数的反馈及运动轨迹的在线修改，实现了基于视觉的机器人自动涂胶引导系统。

魏京利，齐立哲，孙笃玲于2012年提出了“基于3D视觉的动车组车窗机器人玻璃安装与涂胶系统”（山东理工大学学报(自然科学版). 2012,26(06)）。介绍了一种机器人自动化动车车窗玻璃安装与涂胶系统。该系统主要包含机器人系统、三维视觉定位系统、玻璃吸盘及涂胶系统。采用三维视觉定位技术，无需设计机械定位装置就能够保证机器人正确抓取、安装玻璃及保证涂胶轨迹。

现有的基于视觉的机器人自动涂胶技术主要应用于汽车玻璃、车身等场景，鲜有应用于空调蒸发器的报道。因此，针对空调蒸发器，设计一种专用的基于视觉和机器人技术的自动化涂胶技术与装备具有显著的应用价值。

发明内容

本发明针对现有技术中对于空调蒸发器涂胶存在的问题，提供了一种蒸发器视觉引导涂胶系统。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种蒸发器视觉引导涂胶系统，包括涂胶输送机，涂胶输送机上设有涂胶传送带，还包括与涂胶传送带配合的涂胶机构和检测机构，涂胶机构包括用于对涂胶传送带上蒸发器进行拍摄并根据拍摄图像得到涂胶路径的相机和对涂胶传送带上蒸发器进行涂胶的涂胶机器人，还包括用于根据相机得到的涂胶路径控制涂胶机器人涂胶的机器人控制柜，检测机构包括用于将氦气注入涂胶传送带上蒸发器中的充氦与氦气回收设备和用于对蒸发器涂胶处是否泄漏进行检测的氦气检漏设备。

通过相机进行视觉引导涂胶机器人，实现对空调蒸发器的自动化涂胶，同时结合氦气检漏设备对涂胶处进行测漏，具有视觉引导、自动涂胶和涂胶泄露检测三种功能，实现了空调蒸发器涂胶的闭环，保证空调蒸发器的自动化涂胶的稳定有效进行。

作为优选，还包括电控柜和架设于涂胶输送机上方的相机安装架，涂胶输送机的侧面设有用于检测蒸发器是否经过相机拍摄点并将检测信息发送给电控柜的光电组件，电控柜根据接收到的检测信息控制相机拍摄。

作为优选，相机包括分别用于拍摄蒸发器深度图像和亮度图像的三维相机和二维相机。

作为优选，还包括用于驱动涂胶传送带运动的驱动辊，驱动辊处设有用于实时输出涂胶路径修正量的编码器，机器人控制柜根据涂胶路径以及涂胶路径修正量实时控制涂胶机器人涂胶，通过编码器得到涂胶路径的修正量，从而进一步提高涂胶路径的精准性，实现对空调蒸发器的精准涂胶。

作为优选，还包括架设在涂胶传送带上的围栏，涂胶机器人设置于围栏内且位于涂胶传送带传送方向的边缘处，围栏的沿涂胶传送带传送方向的两端分别设有涂胶进口和涂胶出口，相机安装架设置于围栏内且与涂胶进口相对设置。围栏的设置能够使得涂胶机器人在涂胶过程中操作人员不得进入，保证操作人员的安全。

作为优选，相机安装架包括两根相对分布于涂胶输送机两侧的竖杆，两根竖杆之间设有自上而下分别设有第一横梁和第二横梁，三维相机和二维相机分别设置于第一横梁和第二横梁上。

作为优选，第一横梁设置于竖杆的背向涂胶进口的端面上，三维相机设置于第一横梁的下端面上且能够在第一横梁长度方向上运动。

作为优选，第二横梁设置于竖杆的朝向涂胶进口的端面上，第二横梁的背向涂胶进口的端面上设有一端连接在第二横梁上且能够沿第二横梁长度方向运动，另一端朝向涂胶传送带延伸的的竖向杆，二维相机设置于竖向杆上且能够沿竖向杆长度方向运动。

二维相机和三维相机均能够根据实际需要调整到所需位置后再固定，满足其灵活性以及对图像拍摄的有效性。

作为优选，还包括传送方向与涂胶输送机传送方向垂直设置的皮带输送机，涂胶传送带上的蒸发器能够输送到皮带输送机上且皮带输送机的中部位于涂胶传送带的尾部。

作为优选，还包括设置于涂胶机构与检测机构下部的导线安装槽，导线安装槽内安装有用于连接涂胶机构与检测机构之间的连接导线。导线安装槽的设置能够实现对连接导线的规整，同时提高导线耐用性，继而提高其使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例1中二维相机拍摄的亮度图像imgA。

图2是本发明实施例1中三维相机拍摄的深度图像imgB。

图3是本发明实施例1中二值化分割图像imgB1。

图4是本发明实施例1中初筛选后的二值图像imgB2。

图5是本发明实施例1中粗定位后的图像imgB3。

图6是本发明实施例1中校正后的图像imgA1。

图7是本发明实施例1中使用八连通区域标记筛选得到图像imgA2。

图8是本发明实施例1中感兴趣图像imgC。

图9是本发明实施例1中步骤S9排序后的图像。

图10是本发明实施例1中步骤S10中目标连通区域图像。

图11是本发明实施例1中步骤S13中涂胶路径图像。

图12本发明实施例1的结构示意图。

图13是图1的俯视图。

图14是图13中A部分的局部放大图。

图15是图12中涂胶输送机的结构示意图。

图16是图12中相机安装架的结构示意图。

实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例

一种蒸发器视觉引导涂胶系统，如图12-图16所示，包括涂胶输送机1，涂胶输送机1上设有涂胶传送带2，还包括与涂胶传送带2配合的涂胶机构和检测机构，涂胶机构包括用于对涂胶传送带2上蒸发器进行拍摄并根据拍摄图像得到涂胶路径的相机和对涂胶传送带2上蒸发器进行涂胶的涂胶机器人3，还包括用于根据相机得到的涂胶路径控制涂胶机器人3涂胶的机器人控制柜4，检测机构包括用于将氦气注入涂胶传送带2上蒸发器中的充氦与氦气回收设备5和用于对蒸发器涂胶处是否泄漏进行检测的氦气检漏设备6。

本实施例中还包括电控柜8和架设于涂胶输送机1上方的相机安装架7，涂胶输送机1的侧面设有用于检测蒸发器是否经过相机拍摄点并将检测信息发送给电控柜8的光电组件9，电控柜8根据接收到的检测信息控制相机拍摄。

先将空调蒸发器依次放置于涂胶传送带2上，然后在涂胶传送带2的作用下将其依次输送到光电组件9所在位置，本实施例中的光电组件9为光电传感器，其包括发射器和接收器，当空调蒸发器达到位置时其即会发送信号给电控柜8，电控柜8随机根据接收到的信号触发三维相机10和二维相机11对空调蒸发器进行拍照，分别拍摄出空调蒸发器的深度图像和亮度图像，然后在对所拍摄的图像进行处理得到涂胶路径，本实施例中涂胶路径的获得方法具体包括以下步骤：

步骤S1、在空调蒸发器涂胶传送带2上安装二维相机11和三维相机10，通过二维相机11和三维相机10分别拍摄空调蒸发器的亮度图像imgA和深度图像imgB，如图1、图2所示，本实施例中二维相机11和三维相机10均采用外触发模式，当空调蒸发器经过流水线拍照工位时，触发二维相机11和三维相机10分别拍摄亮度图像imgA和深度图像imgB；

步骤S2、对深度图像imgB进行二值化处理完成分割，得到二值化分割图像imgB1，如图3所示，本实施例中的二值化处理采用固定阈值对深度图像进行二值化分割，固定阈值设为128，二值化时逐个比较所述深度图像imgB中所有像素点的像素值，像素点的像素值大于固定阈值则为该像素点赋值1，像素点的像素值小于固定阈值则为该像素点赋值0；

步骤S3、对二值化分割图像进行八连通区域标记筛选，去除长度小于300的连通区域，获得初筛选后的二值图像imgB2，如图4所示；

步骤S4、对筛选后的二值图像imgB2中包含的通用塑料件进行粗定位，获得粗定位后的图像imgB3，如图5所示，具体包括以下步骤：

步骤S41、对筛选后的二值图像imgB2进行形态学腐蚀操作，得到腐蚀后的二值图像，公式为，式中S为筛选后的二值图像imgB2，X为腐蚀后的图像，x为当前位置；本实施例中选择腐蚀窗口宽度为5，腐蚀窗口高度为51；

步骤S42、对腐蚀后的二值图像进行形态学膨胀操作，得到膨胀后的二值图像，公式为，式中S为步骤S41中腐蚀后的图像，X为膨胀后的图像，x为当前位置；本实施例中选择膨胀窗口宽度为10，高度窗口为251；

步骤S43、进行连通区域筛选高度操作，筛选出高度最接近于蒸发器塑料件固定高度，本实施例中选取80个像素的连通区域作为空调蒸发器塑料件所在区域，获得粗定位后的图像imgB3；

步骤S5、对步骤S1中的亮度图像imgA进行Gamma校正，校正公式为，为校正系数，本实施例中选择校正系数为3，获得校正后的图像imgA1，如图6所示；

步骤S6、对校正后的图像imgA1进行二值化处理，本实施例中采用固定阈值为128进行二值化处理，然后使用八连通区域标记筛选出长度大于300的区域，得到图像imgA2，如图7所示

步骤S7、使用步骤S6中所述的图像imgA2减去步骤S4中所述的粗定位后的图像imgB3，获得感兴趣图像imgC，即imgC= imgA2- imgB3，如图8所示

步骤S8、对所述的感兴趣图像imgC进行连通区域标记，统计每个连通区域的几何中心，按几何中心的y坐标从大到小进行排序，如图9所示

步骤S9、计算步骤S8中每一个连通区域到标号为1的连通区域之间的欧式距离，集合记为{d1,d2,...,dn}，取集合中元素与预设的值T=60距离最小的连通区域作为目标连通区域，如图10所示

步骤S10、对标号为1的连通区域，使用最小二乘拟合方法拟合出直线 y= b +a* x ，其中，/>，式中，/>和/>为连通区域i处像素值，记直线y=a* x + b与所述的二值图像imgB2最左边的交点为P1，直线y= a* x + b上，P1点的右端，与P1间距为D=1450的点坐标为P2；

步骤S11、对标号为3的连通区域，使用最小二乘拟合方法拟合出直线 s = k * u+ v。记直线s = k * u + v与所述的二值图像imgB2最左边的交点为Q1，直线s = k * u +v上，Q1点的右端，与Q1间距为D=1450的点坐标为Q2；

步骤S12、获得涂胶点的坐标：PT1 = w * P1 + (1-w) * Q1 、PT2 = w * P2 +(1-w) * Q2，本实施例中取w = 0.25，获得空调蒸发器涂胶路径，如图11所示。

通过本实施例中的涂胶路径获得算法得到的空调蒸发器涂胶路径具有完整的数据，能够获得完整的涂胶路径，并且其能够依据于空调蒸发器的实际形状，继而具有较高的引导精度，能够有效保证蒸发器整体精准涂胶。

本实施例中，涂胶点PT1和涂胶点PT2间的连线即为涂胶路径。可以理解的是，涂胶点PT1和涂胶点PT2为像素坐标点，为了便于涂胶机器人的操作，本实施例中通过手眼标定实现像素坐标系到实际坐标系间的转换。

同时本实施例中还包括用于驱动涂胶传送带2运动的驱动辊12，驱动辊12处设有用于实时输出涂胶路径修正量的编码器13，编码器13将获得的涂胶路径修正量信息发送给电控柜8，机器人控制柜4根据电控柜8发送的涂胶路径以及涂胶路径修正量实时控制涂胶机器人3通过安装在机械手上的胶枪完成空调蒸发器的涂胶，通过该种自动化涂胶方式能够有效保证涂胶的精准性。

可以理解的是，编码器13所获取的涂胶路径修正量信息包括产品的实时位置和偏角，故而能够较佳地实现对涂胶机器人3的实时运动量的修正。

本实施例中还包括架设在涂胶传送带2上的围栏14，涂胶机器人3设置于围栏14内且位于涂胶传送带2传送方向的边缘处，围栏14的沿涂胶传送带2传送方向的两端分别设有涂胶进口15和涂胶出口16，相机安装架7设置于围栏14内且与涂胶进口15相对设置。通过在涂胶机器人3的周围安装安全围栏14，能够有效防止操作人员进入，保证安全。

本实施例中相机安装架7包括两根相对分布于涂胶输送机1两侧的竖杆71，两根竖杆71之间设有自上而下分别设有第一横梁72和第二横梁73，三维相机10和二维相机11分别设置于第一横梁72和第二横梁73上。其中，第一横梁72设置于竖杆71的背向涂胶进口15的端面上，三维相机10设置于第一横梁72的下端面上且能够在第一横梁72长度方向上运动。第二横梁73设置于竖杆71的朝向涂胶进口15的端面上，第二横梁73的背向涂胶进口15的端面上设有一端连接在第二横梁73上且能够沿第二横梁73长度方向运动，另一端朝向涂胶传送带2延伸的的竖向杆74，二维相机11设置于竖向杆74上且能够沿竖向杆74长度方向运动。

相机安装架7的结构设计能够使得其上安装的二维相机11以及三维相机10可以根据实际需要合理调整位置，以使其能够适用于不同型号的空调蒸发器，并且可以使得拍摄效果更佳理想。实际操作时，安装人员根据实际所需位置将二维相机11和三维相机10调整到所需位置后先进行试拍，根据拍摄效果将其进行适当调整后再固定，保证二维相机11与三维相机10能够采集到所需图像。

本实施例中还包括传送方向与涂胶输送机1传送方向垂直设置的皮带输送机18，涂胶传送带2上的蒸发器能够输送到皮带输送机18上且皮带输送机18的中部位于涂胶传送带2的尾部。另外，还包括设置于涂胶机构与检测机构下部的导线安装槽17，导线安装槽17内安装有用于连接涂胶机构与检测机构之间的连接导线，导线安装槽17的设置能够保证连接导线不会杂乱，便于梳理，同时保证连接导线的耐用性，增加其使用寿命。

完成涂胶的空调蒸发器经涂胶传送带2被输送到皮带输送机18上进行后续的检测，通过充氦与氦气回收设备5将氦气注入到空调蒸发器中，由氦气侧漏设备完成涂胶泄露的检测，合格品进入下一工位进行组装，不合格品则分流。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种蒸发器视觉引导涂胶系统，包括涂胶输送机（1），涂胶输送机（1）上设有涂胶传送带（2），其特征在于：还包括与涂胶传送带（2）配合的涂胶机构和检测机构，涂胶机构包括用于对涂胶传送带（2）上蒸发器进行拍摄并根据拍摄图像得到涂胶路径的相机和对涂胶传送带（2）上蒸发器进行涂胶的涂胶机器人（3），还包括用于根据相机得到的涂胶路径控制涂胶机器人（3）涂胶的机器人控制柜（4），检测机构包括用于将氦气注入涂胶传送带（2）上蒸发器中的充氦与氦气回收设备（5）和用于对蒸发器涂胶处是否泄漏进行检测的氦气检漏设备（6）；

还包括电控柜（8）和架设于涂胶输送机（1）上方的相机安装架（7），涂胶输送机（1）的侧面设有用于检测蒸发器是否经过相机拍摄点并将检测信息发送给电控柜（8）的光电组件（9），电控柜（8）根据接收到的检测信息控制相机拍摄；相机包括分别用于拍摄蒸发器深度图像imgB和亮度图像imgA的三维相机（10）和二维相机（11）；电控柜（8）用于根据接收到的信号触发三维相机10和二维相机11拍摄蒸发器深度图像imgB和亮度图像imgA，并对所拍摄的图像进行处理得到涂胶点的坐标来获得蒸发器涂胶路径；

还包括用于驱动涂胶传送带（2）运动的驱动辊（12），驱动辊（12）处设有用于实时输出涂胶路径修正量的编码器（13），机器人控制柜（4）根据涂胶路径以及涂胶路径修正量实时控制涂胶机器人（3）涂胶；

其中，涂胶路径的获得方法具体包括以下步骤：

步骤S1、在空调蒸发器涂胶传送带（2）上安装二维相机（11）和三维相机（10），通过二维相机（11）和三维相机（10）分别拍摄空调蒸发器的亮度图像imgA和深度图像imgB；

步骤S2、对深度图像imgB进行二值化处理完成分割，得到二值化分割图像imgB1；

步骤S3、对二值化分割图像进行八连通区域标记筛选，去除长度小于300的连通区域，获得初筛选后的二值图像imgB2；

步骤S4、对筛选后的二值图像imgB2中包含的通用塑料件进行粗定位，获得粗定位后的图像imgB3；

步骤S5、对步骤S1中的亮度图像imgA进行Gamma校正，校正公式为，为校正系数，获得校正后的图像imgA1；

步骤S6、对校正后的图像imgA1进行二值化处理，然后使用八连通区域标记筛选出长度大于300的区域，得到图像imgA2；

步骤S7、使用步骤S6中所述的图像imgA2减去步骤S4中所述的粗定位后的图像imgB3，获得感兴趣图像imgC，即imgC= imgA2- imgB3；

步骤S8、对所述的感兴趣图像imgC进行连通区域标记，统计每个连通区域的几何中心，按几何中心的y坐标从大到小进行排序；

步骤S9、计算步骤S8中每一个连通区域到标号为1的连通区域之间的欧式距离，集合记为{d₁,d₂,...,d_n}，取集合中元素与预设的值T=60距离最小的连通区域作为目标连通区域；

步骤S10、对标号为1的连通区域，使用最小二乘拟合方法拟合出直线 y= b +a* x ，其中，/>，式中，/>和/>为连通区域i处像素值，记直线y= a* x + b与所述的二值图像imgB2最左边的交点为P1，直线y= a* x + b上，P1点的右端，与P1间距为D=1450的点坐标为P2；

步骤S11、对标号为3的连通区域，使用最小二乘拟合方法拟合出直线 s = k * u + v，记直线s = k * u + v与所述的二值图像imgB2最左边的交点为Q1，直线s = k * u + v上，Q1点的右端，与Q1间距为D=1450的点坐标为Q2；

步骤S12、获得涂胶点的坐标：PT1 = w * P1 + (1-w) * Q1 、PT2 = w * P2 + (1-w)* Q2，取w = 0.25，获得空调蒸发器涂胶路径。

2.根据权利要求1所述的一种蒸发器视觉引导涂胶系统，其特征在于：还包括架设在涂胶传送带（2）上的围栏（14），涂胶机器人（3）设置于围栏（14）内且位于涂胶传送带（2）传送方向的边缘处，围栏（14）的沿涂胶传送带（2）传送方向的两端分别设有涂胶进口（15）和涂胶出口（16），相机安装架（7）设置于围栏（14）内且与涂胶进口（15）相对设置。

3.根据权利要求2所述的一种蒸发器视觉引导涂胶系统，其特征在于：相机安装架（7）包括两根相对分布于涂胶输送机（1）两侧的竖杆（71），两根竖杆（71）之间设有自上而下分别设有第一横梁（72）和第二横梁（73），三维相机（10）和二维相机（11）分别设置于第一横梁（72）和第二横梁（73）上。

4.根据权利要求3所述的一种蒸发器视觉引导涂胶系统，其特征在于：第一横梁（72）设置于竖杆（71）的背向涂胶进口（15）的端面上，三维相机（10）设置于第一横梁（72）的下端面上且能够在第一横梁（72）长度方向上运动。

5.根据权利要求3所述的一种蒸发器视觉引导涂胶系统，其特征在于：第二横梁（73）设置于竖杆（71）的朝向涂胶进口（15）的端面上，第二横梁（73）的背向涂胶进口（15）的端面上设有一端连接在第二横梁（73）上且能够沿第二横梁（73）长度方向运动，另一端朝向涂胶传送带（2）延伸的竖向杆（74），二维相机（11）设置于竖向杆（74）上且能够沿竖向杆（74）长度方向运动。

6.根据权利要求1所述的一种蒸发器视觉引导涂胶系统，其特征在于：还包括传送方向与涂胶输送机（1）传送方向垂直设置的皮带输送机（18），涂胶传送带（2）上的蒸发器能够输送到皮带输送机（18）上且皮带输送机（18）的中部位于涂胶传送带（2）的尾部。

7.根据权利要求1所述的一种蒸发器视觉引导涂胶系统，其特征在于：还包括设置于涂胶机构与检测机构下部的导线安装槽（17），导线安装槽（17）内安装有用于连接涂胶机构与检测机构之间的连接导线。