CN114700704A - 基于视觉定位的滚筒毛刷支架自动组装工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视觉定位的滚筒毛刷支架自动组装工艺方法，该方法包括：采集第一支架端盖、第二支架端盖的插孔端面所在的当前图像信息，将当前图像信息与基准位置对应的参考图像信息进行比对；通过当前图像信息和参考图像信息上轮廓以及标记点分别获取第一支架端盖、第二支架端盖与基准位置之间的夹角；根据夹角旋转第一支架端盖、第二支架端盖到基准位置，之后将铁线依次插入到第一支架端盖、第二支架端盖之间。本申请利用视觉定位以及电机旋转方式能够准确高效的对位工作，进而能够保证滚筒毛刷支架后续组装工作的高效和便捷，同时有效节省了能源消耗。

Description

基于视觉定位的滚筒毛刷支架自动组装工艺方法

技术领域

本发明涉及毛刷滚筒支架组装技术领域，具体为一种基于视觉定位的滚筒毛刷支架自动组装工艺方法。

背景技术

滚筒毛刷是工业上经常使用的用品，使用非常的方便，在各行各业几乎都有应用，滚筒毛刷主要是由滚筒和毛刷组成，而毛刷用滚筒在生产过程中，需要结合使用组装设备将支架端盖和铁线进行组装。如图1所示，滚筒毛刷支架30包括第一支架端盖31、第二支架端盖32以及若干均匀插接在两个支架端盖之间的铁线33。在滚筒毛刷生产制造时首先要将滚筒毛刷支架30进行组装，现有一般通过人工或者半自动设备进行组装，现有的组装设备存在以下几个问题：

由于盖子为圆形，且其可旋转，因此端盖在输送至组装设备内时的位置不确定，现有的组装设备在对端盖进行上料的方式主要有三种：一、人工配合治具组装，效率很低；二、修改盖子模具，盖子增加两个定位点，通过机械定位，用设备组装，优点是设备组装效率高，缺点是两个定位点是要用塑胶原料的，每年平均浪费约两万的塑胶料；三、不改盖子模具，增加两个传感器，感应是否旋转到位，优点是可以自动组装，缺点是传感器不稳定，而且旋转查找对位需要较多的时间，工作效率比较低。因此，滚筒毛刷支架自动组装工艺还需要进一步优化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于视觉定位的滚筒毛刷支架自动组装工艺方法，以解决上述背景技术提出的现有滚筒毛刷支架自动组装设备的组装效率低，且组装成本高技术的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的第一个方面提供了一种基于视觉定位的滚筒毛刷自动组装工艺方法，该方法包括：

采集第一支架端盖、第二支架端盖的插孔端面所在的当前图像信息，将所述当前图像信息与基准位置对应的参考图像信息进行比对；

通过所述当前图像信息和所述参考图像信息上轮廓以及标记点分别获取所述第一支架端盖、所述第二支架端盖与基准位置之间的夹角；

根据所述夹角旋转所述第一支架端盖、所述第二支架端盖到基准位置，之后将铁线依次插入到所述第一支架端盖、所述第二支架端盖之间。

进一步的，所述采集第一支架端盖、第二支架端盖的插孔端面所在的当前图像信息，将所述当前图像信息与基准位置对应的参考图像信息进行比对的步骤之前，所述方法还包括：

设置所述第一支架端盖、所述第二支架端盖在组装工位上的基准位置，采集并存储基准位置时所述第一支架端盖、所述第二支架端盖对应的参考图像信息。

进一步的，所述采集第一支架端盖、第二支架端盖的插孔端面所在的当前图像信息，将所述当前图像信息与基准位置对应的参考图像信息进行比对的步骤之前，所述方法还包括：

检测所述第一支架端盖、所述第二支架端盖是否到达组装工位，在所述组装工位所述第一支架端盖、所述第二支架端盖相对设置。

进一步的，所述采集第一支架端盖、第二支架端盖的插孔端面所在的当前图像信息，将所述当前图像信息与基准位置对应的参考图像信息进行比对的步骤包括：

当所述第一支架端盖、第二支架端盖到达组装工位后，利用相对设置的两个摄像头分别采集第一支架端盖、第二支架端盖的插孔端面所在的当前图像信息，将所述当前图像信息与基准位置对应的参考图像信息进行比对。

进一步的，所述采集第一支架端盖、第二支架端盖的插孔端面所在的当前图像信息，将所述当前图像信息与基准位置对应的参考图像信息进行比对的步骤还包括：

当所述第一支架端盖、第二支架端盖到达组装工位后，在所述第一支架端盖、所述第二支架端盖后表面提供一光源，通过所述光源使得第一支架端盖、第二支架端盖的插孔端面形成阴影轮廓，利用相对设置的两个摄像头分别采集第一支架端盖、第二支架端盖的阴影轮廓为当前图像信息，将所述当前图像信息与基准位置对应的参考图像信息进行比对。

进一步的，所述通过所述当前图像信息和所述参考图像信息上轮廓以及标记点分别获取所述第一支架端盖、所述第二支架端盖与基准位置之间的夹角的步骤包括：

以所述第一支架端盖或者所述第二支架端盖中心O(0，0)为坐标原点在所述插孔端面建立坐标系XOY，设定所述参考图像信息的轮廓以及标记点A (Xa，Ya)和/或B(Xb，Yb)；

对所述当前图像信息进行处理后获取对应轮廓以及标记点的

和/或

计算获取所述

和/或

的角度值，公式如下：

进一步的，所述根据所述夹角旋转所述第一支架端盖、所述第二支架端盖到基准位置的步骤包括：

根据所述∠A0A和/或∠BOB的角度值，利用驱动电机的角速度w，按照预设顺时针或者逆时针方向旋转，所述驱动电机的工作时间为w/|∠A0A|或者 w/|∠BOB|，从而使得所述第一支架端盖、所述第二支架端盖到达基准位置。

进一步的，所述根据所述夹角旋转所述第一支架端盖、所述第二支架端盖到基准位置，之后将铁线依次插入到所述第一支架端盖、所述第二支架端盖之间的步骤包括：

当所述第一支架端盖、所述第二支架端盖到基准位置后，将铁线依次运送到所述第一支架端盖、第二支架端盖之间的预设组装工位，并使得所述第一支架端盖、所述第二支架端盖相向移动，使得铁线插入到对应的插孔，完成组装工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明实施例的基于视觉定位的滚筒毛刷支架自动组装工艺方法，通过采集第一支架端盖、第二支架端盖的图像信息，通过图像识别以及旋转方式使得第一支架端盖、第二支架端盖到达基准位置后相对移动将铁线插入到第一支架端盖、第二支架端盖之间，利用视觉定位以及电机旋转方式能够准确高效的对位工作，进而能够保证滚筒毛刷支架后续组装工作的高效和便捷，同时有效节省了能源消耗。

附图说明

图1为本发明涉及的滚筒毛刷支架三维结构图；

图2为本发明实施例的基于视觉定位的滚筒毛刷支架自动组装工艺方法流程框图；

图3为本发明实施例的参考图像信息坐标原理图；

图4为本发明实施例的当前图像信息坐标原理图；

图5为本发明实施例的滚筒毛刷支架自动组装设备三维结构图；

图6为本发明实施例的滚筒毛刷支架自动组装设备主视结构图；

图7为本发明实施例的滚筒毛刷支架自动组装设备俯视结构图；

图8为图5中A处结构放大图；

图9为图5中B处结构放大图；

图10为本发明实施例的通光槽三维结构图；

图中：1、工作台；2、控制装置；3、铁线供料机构；4、铁线导料架；5、驱动齿轮；6、第一抓取排列机构；7、第二抓取排列机构；8、铁线限位架； 9、第一液压气缸，10、第一液压安装座，11、第二液压气缸，12、第二液压安装座，13、组装工位板，14、旋转安装板，15、旋转电机，16、传动带， 17、旋转套筒，18、第一端盖导槽，19、第一振动盘，20、第二端盖导槽， 21、第二振动盘，22、摄像头组件，23、压盖，24、通光槽，25-到位感应孔； 30、滚筒毛刷支架，31、第一支架端盖，32、第二支架端盖，33、铁线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

实施例1

如图2所示，本发明实施例提供了一种基于视觉定位的滚筒毛刷自动组装工艺方法，该方法包括：

S100、采集第一支架端盖、第二支架端盖的插孔端面所在的当前图像信息，将所述当前图像信息与基准位置对应的参考图像信息进行比对；

其中，设置所述第一支架端盖、所述第二支架端盖在组装工位上的基准位置，采集并存储基准位置时所述第一支架端盖、所述第二支架端盖对应的参考图像信息。

其中，检测所述第一支架端盖、所述第二支架端盖是否到达组装工位，在所述组装工位所述第一支架端盖、所述第二支架端盖相对设置。

具体的，当所述第一支架端盖、第二支架端盖到达组装工位后，利用相对设置的两个摄像头分别采集第一支架端盖、第二支架端盖的插孔端面所在的当前图像信息，将所述当前图像信息与基准位置对应的参考图像信息进行比对。

可选的，当所述第一支架端盖、第二支架端盖到达组装工位后，在所述第一支架端盖、所述第二支架端盖后表面提供一光源，通过所述光源使得第一支架端盖、第二支架端盖的插孔端面形成阴影轮廓，利用相对设置的两个摄像头分别采集第一支架端盖、第二支架端盖的阴影轮廓为当前图像信息，将所述当前图像信息与基准位置对应的参考图像信息进行比对。

S200、通过所述当前图像信息和所述参考图像信息上轮廓以及标记点分别获取所述第一支架端盖、所述第二支架端盖与基准位置之间的夹角；

具体的，如图3、4所示，以所述第一支架端盖或者所述第二支架端盖中心O(0，0)为坐标原点在所述插孔端面建立坐标系XOY，设定所述参考图像信息的轮廓以及标记点A(Xa，Ya)和/或B(Xb，Yb)；

对所述当前图像信息进行处理后获取对应轮廓以及标记点的

和/或

计算获取所述

和/或

的角度值，公式如下：

S300、根据所述夹角旋转所述第一支架端盖、所述第二支架端盖到基准位置，之后将铁线依次插入到所述第一支架端盖、所述第二支架端盖之间。

具体的，当所述第一支架端盖、所述第二支架端盖到基准位置后，将铁线依次运送到所述第一支架端盖、第二支架端盖之间的预设组装工位，并使得所述第一支架端盖、所述第二支架端盖相向移动，使得铁线插入到对应的插孔，完成组装工作。

可选的，根据所述∠A0A和/或∠BOB的角度值，利用驱动电机的角速度w，按照预设顺时针或者逆时针方向旋转，所述驱动电机的工作时间为w/|∠A0A| 或者w/|∠BOB|，从而使得所述第一支架端盖、所述第二支架端盖到达基准位置。

通过采集第一支架端盖、第二支架端盖的图像信息，通过图像识别以及旋转方式使得第一支架端盖、第二支架端盖到达基准位置后相对移动将铁线插入到第一支架端盖、第二支架端盖之间，利用视觉定位以及电机旋转方式能够准确高效的对位工作，进而能够保证滚筒毛刷支架后续组装工作的高效和便捷，同时有效节省了能源消耗。

为了实现如实施例1的滚筒毛刷自动组装工艺方法，如图1、5-10所示，本发明实施例的提供了一种滚筒毛刷自动组装设备，包括工作台1、进料装置，所述工作台1上设置有铁线限位架8，对应所述铁线限位架8相对两侧分别设有第一液压气缸9、第二液压气缸11，所述第一液压气缸9和所述第二液压气缸11分别驱动一组装工位板13，所述组装工位板13上设置有旋转电机15 以及所述旋转电机15驱动的旋转套筒17，所述铁线限位架8两侧分别对应所述旋转套筒17设置有摄像头组件22，所述进料装置向所述铁线限位架8输送铁线33，向所述旋转套筒17分别输送第一支架端盖31、第二支架端盖32。

可选的，所述第一液压气缸9通过一第一液压安装座10设置在所述工作台1，所述第二液压气缸11通过一第二液压安装座12设置在所述工作台1，驱动所述旋转套筒17相对移动。

如图9所示，所述旋转电机15通过一旋转安装板14设置在所述组装工位板13上，所述旋转电机15的输出轴上连接有传动带16，所述传动带16的另一端连接所述旋转套筒17，所述旋转套筒17转动连接在所述组装工位板 14。

如图10所示，所述旋转套筒17前端设置第一支架端盖31或第二支架端盖32的容置槽，对应所述容置槽底部设置有压盖23，所述压盖23上贯穿开设有通光槽24，在所述压盖23内设置有光源。

可选的，对应所述容置槽在所述旋转套筒17一侧设置有到位感应孔25。

优选的，所述旋转套筒17对称分布在铁线限位架8的两侧，所述旋转套筒17与摄像头组件22一一对应，所述摄像头组件22呈倾斜状。利用两侧的摄像头能够分别观察到对面的端盖旋转情况，进而能够保证后续对位工作的准确和稳定。

优选的，所述旋转套筒17的直径大于压盖23的直径，所述通光槽24呈扇形，所述旋转套筒17的顶部开口呈“C”字形。利用旋转套筒17能够保证端盖上料工作的便捷和高效，有效提高设备的工作效率。

如图5-7所示，所述进料装置包括铁线供料机构3，所述铁线供料机构3 通过一铁线导料架4连接到所述铁线限位架8，所述铁线导料架4上转动连接有驱动齿轮5；在所述铁线导料架4、所述铁线限位架8上方设置有第一抓取排列机构6、第二抓取排列机构7，将所述铁线导料架4上的铁线夹持移送到所述铁线限位架8。

优选的，所述铁线供料机构3呈倾斜状，所述驱动齿轮5对称分布在铁线导料架4的两侧，所述铁线导料架4的宽度大于铁线限位架8的宽度。可以保证铁线后续转运至铁线限位架8的稳定，进而能够保证铁线与支架端盖后续组装工作的稳定和安全。

优选的，所述铁线限位架8的中心轴线与铁线导料架4的中心轴线位于同一水平中心线上。可以有效避免铁线限位架8对于铁线导料架4的不良影响，进而能够保证铁线后续等距输送工作的便捷和高效。

如图5所示，所述进料装置还包括设置在所述工作台1上的第一振动盘 19、第二振动盘21，所述第一振动盘19通过第一端盖导槽18将第一支架端盖输送导所述旋转套筒17，所述第二振动盘21通过第二端盖导槽20将第二支架端盖输送导所述旋转套筒17。

使用时，需要先检查设备整体情况，确定能够进行正常工作；首先，结合图5-10，工作人员可通过使用工作台1上的控制装置2操控设备整体运作，此时铁线供料机构3能够将铁线稳定输送至铁线导料架4上，而在两侧驱动齿轮5的转动作用下能够带动铁线在铁线导料架4上进行自动稳定的梳理和等距输送工作，与此同时，工作台1上的第一抓取排列结构6和第二抓取排列结构7将铁线导料架4上的铁线抓取排列至铁线限位架8上；

与此同时，结合图5-10，结合端盖的第一振动盘19、第二振动盘21能够将端盖自动稳定的输送至两侧的旋转套筒17上，此时在旋转套筒17内部光源的作用下，通过通光槽24能够对端盖进行稳定的透光工作，随后工作人员可控制开启连接板12上的旋转电机13，通过传动带16能够带动组装工位板13上的旋转套筒17稳定转动，结合两侧的摄像头组件22能够带动两侧的支架端盖进行准确高效的转动对位工作，对位工作结束后，两侧的液压气缸通过组装工位板13能够带动两侧的旋转套筒17同时向内运动，进而能够带动两侧的支架端盖与铁线进行自动稳定的安装工作，以上便是整个设备的工作过程，且本说明书中未作详细描述的内容，均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

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 (8)

1.一种基于视觉定位的滚筒毛刷自动组装工艺方法，其特征在于，所述方法包括：

采集第一支架端盖、第二支架端盖的插孔端面所在的当前图像信息，将所述当前图像信息与基准位置对应的参考图像信息进行比对；

通过所述当前图像信息和所述参考图像信息上轮廓以及标记点分别获取所述第一支架端盖、所述第二支架端盖与基准位置之间的夹角；

根据所述夹角旋转所述第一支架端盖、所述第二支架端盖到基准位置，之后将铁线依次插入到所述第一支架端盖、所述第二支架端盖之间。

2.根据权利要求1所述的基于视觉定位的滚筒毛刷自动组装工艺方法，其特征在于，所述采集第一支架端盖、第二支架端盖的插孔端面所在的当前图像信息，将所述当前图像信息与基准位置对应的参考图像信息进行比对的步骤之前，所述方法还包括：

设置所述第一支架端盖、所述第二支架端盖在组装工位上的基准位置，采集并存储基准位置时所述第一支架端盖、所述第二支架端盖对应的参考图像信息。

3.根据权利要求1所述的基于视觉定位的滚筒毛刷自动组装工艺方法，其特征在于，所述采集第一支架端盖、第二支架端盖的插孔端面所在的当前图像信息，将所述当前图像信息与基准位置对应的参考图像信息进行比对的步骤之前，所述方法还包括：

检测所述第一支架端盖、所述第二支架端盖是否到达组装工位，在所述组装工位所述第一支架端盖、所述第二支架端盖相对设置。

4.根据权利要求1所述的基于视觉定位的滚筒毛刷自动组装工艺方法，其特征在于，所述采集第一支架端盖、第二支架端盖的插孔端面所在的当前图像信息，将所述当前图像信息与基准位置对应的参考图像信息进行比对的步骤包括：

当所述第一支架端盖、第二支架端盖到达组装工位后，利用相对设置的两个摄像头分别采集第一支架端盖、第二支架端盖的插孔端面所在的当前图像信息，将所述当前图像信息与基准位置对应的参考图像信息进行比对。

5.根据权利要求1所述的基于视觉定位的滚筒毛刷自动组装工艺方法，其特征在于，所述采集第一支架端盖、第二支架端盖的插孔端面所在的当前图像信息，将所述当前图像信息与基准位置对应的参考图像信息进行比对的步骤还包括：

当所述第一支架端盖、第二支架端盖到达组装工位后，在所述第一支架端盖、所述第二支架端盖后表面提供一光源，通过所述光源使得第一支架端盖、第二支架端盖的插孔端面形成阴影轮廓，利用相对设置的两个摄像头分别采集第一支架端盖、第二支架端盖的阴影轮廓为当前图像信息，将所述当前图像信息与基准位置对应的参考图像信息进行比对。

6.根据权利要求1所述的基于视觉定位的滚筒毛刷自动组装工艺方法，其特征在于，所述通过所述当前图像信息和所述参考图像信息上轮廓以及标记点分别获取所述第一支架端盖、所述第二支架端盖与基准位置之间的夹角的步骤包括：

以所述第一支架端盖或者所述第二支架端盖中心O（0，0）为坐标原点在所述插孔端面建立坐标系XOY，设定所述参考图像信息的轮廓以及标记点

；

对所述当前图像信息进行处理后获取对应轮廓以及标记点的

和/或

；计算获取所述

的角度值，公式如下：

。

7.根据权利要求6所述的基于视觉定位的滚筒毛刷自动组装工艺方法，其特征在于，所述根据所述夹角旋转所述第一支架端盖、所述第二支架端盖到基准位置的步骤包括：

根据所述∠A0A和/或∠BOB的角度值，利用驱动电机的角速度w，按照预设顺时针或者逆时针方向旋转，所述驱动电机的工作时间为

或者

，从而使得所述第一支架端盖、所述第二支架端盖到达基准位置。

8.根据权利要求1所述的基于视觉定位的滚筒毛刷自动组装工艺方法，其特征在于，所述根据所述夹角旋转所述第一支架端盖、所述第二支架端盖到基准位置，之后将铁线依次插入到所述第一支架端盖、所述第二支架端盖之间的步骤包括：

当所述第一支架端盖、所述第二支架端盖到基准位置后，将铁线依次运送到所述第一支架端盖、第二支架端盖之间的预设组装工位，并使得所述第一支架端盖、所述第二支架端盖相向移动，使得铁线插入到对应的插孔，完成组装工作。

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