CN115365088B - 一种基于视觉引导的点胶方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于视觉引导的点胶方法及装置，属于点胶技术领域，在正式工作之前，先用检测装置进行标定，预设产品的特征点，根据所述特征点建立世界坐标系，并确定所述特征点在所述世界坐标系中对应的预设坐标位置，规划预设点胶轨迹及胶线宽度；在实际的点胶过程中，当产品运输至检测区域时，先通过检测装置进行信息采集，获取所述特征点的实际位置，建立实际坐标系，确定所述相机坐标系相对于所述世界坐标系的偏移量和偏移角度，进行误差补偿和轨迹修正，获取实际点胶轨迹；点胶装置根据所述实际点胶轨迹进行点胶；在点胶过程中，检测装置拍摄点胶轨迹，控制点胶量和胶线宽度，确保产品良率。
Description
技术领域
本发明属于点胶技术领域，具体涉及一种基于视觉引导的点胶方法及装置。
背景技术
在生产过程中，需要将特定的胶体点滴或涂覆于印刷电路板上的特定位置，以使得其他电子元件能够与该印刷电路板牢固地粘贴在一起。传统点胶方式需要手工进行操作，采用手工滴胶进行操作期间可以节省成本，对于部分行业来说可以达到一定的生产目的，但是这种操作的精度不高，因此逐渐被点胶机所取代。点胶机在工业生产中为常使用的一种装置，可将可替代人工作业，实现机械化点胶生产。传统的点胶机构，通过移动组件带动点胶头对塑胶件进行点胶，点完胶之后直接进行下一工序，进行品质检测。
申请号为CN201720256315.1的中国专利提供了一种带视觉检测装置的点胶机构，包括点胶转盘、点胶组件及机器视觉检测装置，所述机器视觉检测装置包括拍摄相机、相机支架及罩状光源，所述点胶转盘包括两个以上的工位，所述点胶组件对应点胶转盘的其中一个工位，对该工位上的塑胶件进行点胶动作，所述拍摄相机通过相机支架设置在点胶组件所对应的工位之后的某一工位的正上方，对点完胶的塑胶件进行拍摄检测。通过点胶转盘配合机器视觉检测装置，进行点胶工位和拍摄工位的切换，实现塑胶件点胶之后的拍摄检测，保证生产品质。而且，拍摄相机设于拍摄工位的正上方，再配合罩状光源，使得拍摄准确度增加，减少畸变，便于后续的检测分析对比。
申请号为CN201922189673.7的中国专利公开了一种点胶机的点胶机构，包括Y轴移动机构、X轴移动机构、Z轴移动机构和点胶机构，所述Y轴移动机构与所述X轴移动机构连接，所述X轴移动机构与所述Z轴移动机构，所述Z轴移动机构与所述点胶机构连接，所述点胶机构包括CCD相机、距离监测头、质量检测头和喷头，且所述喷头、CCD相机、距离监测头和质量检测头分别与Z轴移动机构连接，且所述质量检测头位于所述喷头的一侧，所述距离监测头和所述CCD相机位于所述喷头的另一侧。该实用新型的一种点胶机构实现了对面板表面喷涂胶面的自动化，并且在喷涂之后还能够实现了对喷涂效果的自动检查，提高面板喷涂效果的同时还提高了产品的良品率。
上述两种装置均是用于在点胶完成后，对已经点完胶的工件进行拍摄检测，判断是否为合格品，但是并未针对点胶过程进行实时检测，难以实现在点胶过程中的精准定位。且由于产品及运输过程中存在一定位置误差，因此在点胶过程中，容易存在点胶偏位而降低良品率。因此考虑提升点胶效率的同时，为了防止点胶位置发生偏差而导致良率下降，需要提供一种点胶检测方法及设备，可以实时检测当前点胶的位置，并进行误差补偿，获取实际点胶路径，防止点胶过程中出现偏移而导致产品良率下降。
发明内容
基于以上问题，本发明的目的是针对上述问题提供一种基于视觉引导的点胶方法及装置。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于视觉引导的点胶方法，通过检测装置进行点胶过程实时监控，所述检测装置与点胶装置均设于机械手的末端，且在所述机械手的驱动下同步进行运动；
预设产品的特征点，根据所述特征点建立世界坐标系，并确定所述特征点在所述世界坐标系中对应的预设坐标位置，规划预设点胶轨迹及胶线宽度；
所述检测装置获取所述特征点的实际位置，建立实际坐标系，确定所述相机坐标系相对于所述世界坐标系的偏移量和偏移角度，进行误差补偿，获取实际点胶轨迹；点胶装置根据所述实际点胶轨迹进行点胶；
点胶过程中，所述检测装置实时检测实际胶线宽度，并反馈至所述点胶装置，对胶线宽度进行实时修正。
优选地，所述特征点通过检测装置标定提取，所述特征点包括点胶目标点和辅助坐标点；
所述标定提取的方法为：所述检测装置以固定帧速捕获图片，预处理后获取灰度图像，降噪处理，获取辅助坐标点和待点胶区域中的点胶目标点，进行边缘检测后提取所述点胶目标点的质心S＝{S1,S2,…,Sn,…,Si}；
基于所述辅助坐标点建立世界坐标系OT，并获取所述质心位置在所述世界坐标系中的预设坐标位置，记为[Xi,Yi,Zi]T，规划预设点胶轨迹TW，所述预设点胶轨迹经过所述点胶目标点的质心位置。
优选地，所述辅助坐标点的位置不包含在所述待点胶区域中，且所述辅助坐标点在所述检测装置的检测范围内处于固定位置。
优选地，所述检测装置获取所述特征点的实际位置，具体为所述点胶目标点的质心在世界坐标系下的实际坐标位置，记为[xi,yi,zi]T，基于所述预设坐标位置和所述实际坐标位置，获取偏移量[Δx,Δy,Δz,1]T和旋转量Rot(α,β,θ)，建立实际坐标系OS，并获取所述世界坐标系到所述实际坐标系的变化矩阵计算实际点胶轨迹/>
优选地，所述胶线宽度的判断方法为：提取所述胶线的边缘，并拟合成胶线边缘线，在所述胶线边缘线中对应提取胶线特征点并计算距离。
优选地，所述胶线宽度与标准值的差距在阈值内，则持续点胶；
当所述胶线宽度与标准值的差距高于所述阈值且为正值，则降低所述点胶装置的出胶量；当所述胶线宽度与标准值的差距高于所述阈值且为负值，则提高所述点胶装置的出胶量。
一种基于视觉引导的点胶装置，使用上述任意一项所述的点胶方法进行点胶；
包括控制系统、均设于机械手的末端的检测装置和点胶装置，所述检测装置和所述点胶装置且在所述机械手的驱动下同步进行运动；
所述控制系统包括信息获取模块、路径规划模块和运动控制模块；
所述信息获取模块用于获取图像信息并进行图像预处理和特征点提取，并发送至所述路径规划模块；
所述路径规划模块用于规划预设点胶轨迹及胶线宽度，进行实时误差补偿，修正点胶的路径，得到实际点胶轨迹；
所述运动控制模块用于控制所述机械手。
优选地，所述检测装置至少包括一个CCD工业摄像头。
优选地，还包括输送装置，所述输送装置用于输送待点胶产品，并将所述待点胶产品固定在所述检测装置的检测范围内。
优选地，所述输送装置包括驱动机构，传送机构及定位机构，所述驱动机构驱动所述传送机构进行运输，所述定位机构将所述待点胶产品固定在所述检测装置的检测范围内。
与现有技术相比，本发明有以下优势：
本发明提供一种基于视觉引导的点胶方法及装置，在正式工作之前，先用检测装置进行标定，预设产品的特征点，根据所述特征点建立世界坐标系，并确定所述特征点在所述世界坐标系中对应的预设坐标位置，规划预设点胶轨迹及胶线宽度；在实际的点胶过程中，当产品运输至检测区域时，先通过检测装置进行信息采集，获取所述特征点的实际位置，建立实际坐标系，确定所述相机坐标系相对于所述世界坐标系的偏移量和偏移角度，进行误差补偿和轨迹修正，获取实际点胶轨迹；点胶装置根据所述实际点胶轨迹进行点胶；在点胶过程中，检测装置拍摄点胶轨迹，控制点胶量和胶线宽度，确保产品良率。
附图说明
图1为本发明中一种基于视觉引导的点胶方法的流程示意图；
图2为本发明中一种基于视觉引导的点胶装置的结构示意图；
图3为本发明中一种基于视觉引导的点胶装置的结构侧视图；
图4为本发明中一种基于视觉引导的点胶装置的结构俯视图；
图5为本发明中一种基于视觉引导的点胶装置的点胶装置及检测装置结构示意图；
图6为本发明中一种基于视觉引导的点胶装置中检测点胶轨迹的示意图；
附图标记：
1-机架；2-点胶装置；3-检测装置；4-机械手；5-输送装置。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请的限制。
一种基于视觉引导的点胶方法，通过检测装置3进行点胶过程实时监控，所述检测装置3与点胶装置2均设于机械手4的末端，且在所述机械手4的驱动下同步进行运动；
预设产品的特征点，根据所述特征点建立世界坐标系，并确定所述特征点在所述世界坐标系中对应的预设坐标位置，所述特征点通过检测装置3标定提取，所述特征点包括点胶目标点和辅助坐标点，规划预设点胶轨迹及胶线宽度。具体方法为：检测装置3以固定帧速捕获图片，预处理后获取灰度图像，降噪处理，获取辅助坐标点和待点胶区域中的点胶目标点，进行边缘检测后提取所述点胶目标点的质心S＝{S1,S2,…,Sn,…,Si}；
其中辅助坐标点的位置不包含在所述待点胶区域中，且所述辅助坐标点在所述检测装置3的检测范围内处于固定位置，例如，所述辅助坐标点可选择治具上的部分特征点，基于所述辅助坐标点建立世界坐标系OT，并获取所述质心位置在所述世界坐标系中的预设坐标位置，记为[Xi,Yi,Zi]T，规划预设点胶轨迹TW，所述预设点胶轨迹经过所述点胶目标点的质心位置。
实际点胶过程中，所述检测装置3获取所述特征点的实际位置，具体为所述点胶目标点的质心在世界坐标系下的实际坐标位置，记为[xi,yi,zi]T，基于所述预设坐标位置和所述实际坐标位置，获取偏移量[Δx,Δy,Δz,1]T和旋转量Rot(α,β,θ)，建立实际坐标系OS，并获取所述世界坐标系到所述实际坐标系的变化矩阵计算实际点胶轨迹/>所述检测装置3获取所述特征点的实际位置，建立实际坐标系，确定所述相机坐标系相对于所述世界坐标系的偏移量和偏移角度，进行误差补偿，获取实际点胶轨迹；点胶装置2根据所述实际点胶轨迹进行点胶。
如图6所示，点胶过程中，所述胶线宽度的判断方法为：提取所述胶线的边缘，并拟合成胶线边缘线，在所述胶线边缘线中对应提取胶线特征点并计算距离D。由于为实时提取，因此取距离点胶装置直线距离为L的一段胶线进行边缘提取及拟合，设定胶线的标准值，即在理想情况下满足功能需求的胶线的宽度，该标准值由前期系统计算模拟或者经验得到。定义阈值范围[-ΔD，ΔD]，所述胶线宽度与标准值的差距在阈值范围内，则持续点胶；当所述胶线宽度与标准值的差距超过所述阈值范围且为正值，则降低所述点胶装置2的出胶量；当所述胶线宽度与标准值的差距超过所述阈值范围且为负值，则提高所述点胶装置2的出胶量。检测装置3实时检测实际胶线宽度，并反馈至所述点胶装置2，对胶线宽度进行实时修正。
本发明还提供一种基于视觉引导的点胶装置，使用上述点胶方法进行点胶；包括机架1、控制系统、均设于机械手4的末端的检测装置3和点胶装置2，所述检测装置3和所述点胶装置2且在所述机械手4的驱动下同步进行运动；所述检测装置3至少包括一个CCD工业摄像头。
所述控制系统包括信息获取模块、路径规划模块和运动控制模块；所述信息获取模块用于获取图像信息并进行图像预处理和特征点提取，并发送至所述路径规划模块；所述路径规划模块用于规划预设点胶轨迹及胶线宽度，进行实时误差补偿，修正点胶的路径，得到实际点胶轨迹；所述运动控制模块用于控制所述机械手4。
还包括输送装置5，所述输送装置5用于输送待点胶产品，并将所述待点胶产品固定在所述检测装置3的检测范围内。
所述输送装置5包括驱动机构，传送机构及定位机构，所述驱动机构驱动所述传送机构进行运输，所述定位机构将所述待点胶产品固定在所述检测装置3的检测范围内。
本发明提供一种基于视觉引导的点胶方法及装置，在正式工作之前，先用检测装置进行标定，预设产品的特征点，根据所述特征点建立世界坐标系，并确定所述特征点在所述世界坐标系中对应的预设坐标位置，规划预设点胶轨迹及胶线宽度；在实际的点胶过程中，当产品运输至检测区域时，先通过检测装置进行信息采集，获取所述特征点的实际位置，建立实际坐标系，确定所述相机坐标系相对于所述世界坐标系的偏移量和偏移角度，进行误差补偿和轨迹修正，获取实际点胶轨迹；点胶装置根据所述实际点胶轨迹进行点胶；在点胶过程中，检测装置拍摄点胶轨迹，控制点胶量和胶线宽度，确保产品良率。
以上仅为本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。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，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于视觉引导的点胶方法，其特征在于：
通过检测装置进行点胶过程实时监控，所述检测装置与点胶装置均设于机械手的末端，且在所述机械手的驱动下同步进行运动；
预设产品的特征点，根据所述特征点建立世界坐标系，并确定所述特征点在所述世界坐标系中对应的预设坐标位置，规划预设点胶轨迹及胶线宽度；
所述检测装置获取所述特征点的实际位置，建立实际坐标系，确定所述实际坐标系相对于所述世界坐标系的偏移量和偏移角度，进行误差补偿，获取实际点胶轨迹；点胶装置根据所述实际点胶轨迹进行点胶；
点胶过程中，所述检测装置实时检测实际胶线宽度，并反馈至所述点胶装置，对胶线宽度进行实时修正；
所述特征点通过检测装置标定提取，所述特征点包括点胶目标点和辅助坐标点；
所述标定提取的方法为：所述检测装置以固定帧速捕获图片，预处理后获取灰度图像，降噪处理，获取辅助坐标点和待点胶区域中的点胶目标点，进行边缘检测后提取所述点胶目标点的质心；
基于所述辅助坐标点建立世界坐标系O T，并获取所述质心位置在所述世界坐标系中的预设坐标位置，记为，规划预设点胶轨迹/>，所述预设点胶轨迹经过所述点胶目标点的质心位置；
所述检测装置获取所述特征点的实际位置，具体为所述点胶目标点的质心在世界坐标系下的实际坐标位置，记为，基于所述预设坐标位置和所述实际坐标位置，获取偏移量/>和旋转量/>，建立实际坐标系O S，并获取所述世界坐标系到所述实际坐标系的变化矩阵/>，计算实际点胶轨迹/>；
所述辅助坐标点选择治具上的部分特征点。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉引导的点胶方法，其特征在于：
所述胶线宽度的判断方法为：提取所述胶线的边缘，并拟合成胶线边缘线，在所述胶线边缘线中对应提取胶线特征点并计算距离。
3.根据权利要求2所述的一种基于视觉引导的点胶方法，其特征在于：所述胶线宽度与标准值的差距在阈值范围内，则持续点胶；
当所述胶线宽度与标准值的差距超过所述阈值范围且为正值，则降低所述点胶装置的出胶量；当所述胶线宽度与标准值的差距超过所述阈值范围且为负值，则提高所述点胶装置的出胶量。
4.一种基于视觉引导的点胶装置，其特征在于：使用根据权利要求1-3中任意一项所述的点胶方法进行点胶；
包括控制系统、均设于机械手的末端的检测装置和点胶装置，所述检测装置和所述点胶装置且在所述机械手的驱动下同步进行运动；
所述控制系统包括信息获取模块、路径规划模块和运动控制模块；
所述信息获取模块用于获取图像信息并进行图像预处理和特征点提取，并发送至所述路径规划模块；
所述路径规划模块用于规划预设点胶轨迹及胶线宽度，进行实时误差补偿，修正点胶的路径，得到实际点胶轨迹；
所述运动控制模块用于控制所述机械手。
5.根据权利要求4所述的一种基于视觉引导的点胶装置，其特征在于：所述检测装置至少包括一个CCD工业摄像头。
6.根据权利要求4所述的一种基于视觉引导的点胶装置，其特征在于：还包括输送装置，所述输送装置用于输送待点胶产品，并将所述待点胶产品固定在所述检测装置的检测范围内。
7.根据权利要求6所述的一种基于视觉引导的点胶装置，其特征在于：所述输送装置包括驱动机构，传送机构及定位机构，所述驱动机构驱动所述传送机构进行运输，所述定位机构将所述待点胶产品固定在所述检测装置的检测范围内。
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