CN116251712A - 一种自动化组装生产线及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自动化组装生产线，其包括：除尘站点，用于将进行吹扫除尘处理后的待组装工件输送至点胶站点；第一图像获取模块，用于获取除尘站点上的至少一个进行吹扫除尘处理后的待组装工件的第一实时图像；点胶站点，包括点胶模组以及第一控制器，第一控制器用于接收第一实时图像，根据第一实时图像识别待组装工件的类型以及姿态并根据待组装工件的类型以及姿态规划点胶路径，根据点胶路径生成点胶指令，点胶模组用于根据点胶指令对待组装工件上的点胶位置进行点胶操作。本发明可以自动根据待组装工件的类型以及需点胶位置的不同规划点胶路径以完成点胶操作，可提高自动组装生产线的自动化效率以及工作效率。

Description

一种自动化组装生产线及控制方法
技术领域
本发明涉及自动化技术领域，具体而言，涉及一种自动化组装生产线及控制方法。
背景技术
生产线是以一定类型的零件组为对象组织的一种多品种生产组织形式，它拥有为完成这几种同类零件的加工任务所必需的机器设备，这些设备和工作地是按生产线上多数零件或者主要零件的工艺路线和工序劳动量比例来排列和配置的。在电子领域，自动化组装生产线用来对多个电子零部件进行组装，一般包括传送、点胶、除尘、焊锡、锁螺丝等工序。
申请人经过检索发现一些典型的现有技术，如申请号为CN202110490079.0的中国发明专利公开了一种MEA制备生产线，可完成MEA制备过程中五合一加工料双侧GDL贴合和热压定型，以形成七合一加工料，仅撕膜部分需要人工操作，其自动化生产效率最大化，具有速度快、成品率高的优点。又如申请号为CN201910742942.X的中国发明专利公开了一种智能装配生产线，通过设置有一系列的结构使本装置在使用过程中能够有效的提高的生产线作业的效率，减少人力的使用，实现生产线的自动化作业。再如申请号为CN201710210075.6的中国发明专利公开了一种点胶方法及点胶系统，其通过控制点胶单元进行空闲点胶工序，从而避免了点胶针头长时间不工作时的干胶、堵塞问题，整体实现了点胶工艺的高度自动化。
由此可见，现有技术中的自动化组装生产线，其在实际应用中所存在许多亟待解决的技术问题，还存在许多未提出的技术方案。
发明内容
基于此，为了提高生产线的自动化效率，本发明提供了一种自动化组装生产线及控制方法，其具体技术方案如下：
一种自动化组装生产线，其包括除尘站点、第一图像获取模块以及点胶站点。
除尘站点用于对待组装工件进行吹扫除尘处理并将进行吹扫除尘处理后的待组装工件输送至点胶站点；第一图像获取模块用于获取除尘站点上的至少一个进行吹扫除尘处理后的待组装工件的第一实时图像。
点胶站点包括点胶模组以及第一控制器，第一控制器用于接收至少一个进行吹扫除尘处理后的待组装工件的第一实时图像，根据第一实时图像识别待组装工件的类型以及姿态并根据待组装工件的类型以及姿态规划点胶路径，根据点胶路径生成点胶指令，点胶模组用于根据点胶指令对待组装工件上的点胶位置进行点胶操作。
所述自动化组装生产线通过识别待组装工件的类型以及姿态，根据待组装工件的类型以及姿态规划点胶路径，并根据点胶路径生成点胶指令，可以自动根据待组装工件的类型以及需点胶位置的不同规划点胶路径以完成点胶操作，可提高自动组装生产线的自动化效率以及工作效率。
进一步地，所述自动化组装生产线还包括分类站点，所述分类站点包括第二图像获取模块、第二控制器以及分拣机构。
第二图像获取模块用于获取点胶后的待分拣工件的第二实时图像；
第二控制器用于接收第二实时图像，根据第二实时图像提取点胶位置的图像特征信息，根据点胶位置的图像特征信息计算点胶位置的点胶质量并根据点胶位置的点胶质量生成分拣指令。
分拣机构用于根据分拣指令，对点胶后的待组装工件进行分拣。
进一步地，所述第一图像获取模块以及第二图像获取模块均为CCD工业相机。
一种自动化组装生产线控制方法，应用于所述的自动化组装生产线，其包括如下步骤：
对待组装工件进行吹扫除尘处理并将进行吹扫除尘处理后的待组装工件输送至点胶站点；
获取除尘站点上的至少一个进行吹扫除尘处理后的待组装工件的第一实时图像；
根据第一实时图像识别待组装工件的类型以及姿态并根据待组装工件的类型以及姿态规划点胶路径；
根据点胶路径生成点胶指令；
根据点胶指令对待组装工件上的点胶位置进行点胶操作。
进一步地，所述自动化组装生产线控制方法包括如下步骤：
获取点胶后的待分拣工件的第二实时图像；
根据第二实时图像提取点胶位置的图像特征信息；
根据点胶位置的图像特征信息计算点胶位置的点胶质量并根据点胶位置的点胶质量生成分拣指令；
根据分拣指令，对点胶后的待组装工件进行分拣。
进一步地，根据待组装工件的类型以及姿态规划点胶路径的具体方法包括如下步骤：
根据待组装工件的类型以及姿态，获取待点胶的点胶位置；
根据点胶模组的初始化位置以及点胶位置规划至少一条点胶路径。
进一步地，所述根据点胶路径生成点胶指令的具体方法包括如下步骤：
计算点胶路径中，点胶模组的移动路程；
若点胶路径只有一条，则根据点胶路径生成点胶指令，否则，根据移动路程最小的点胶路径生成点胶指令。
进一步地，一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时实现所述的自动化组装生产线控制方法。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1是本发明一实施例中一种自动化组装生产线的整体结构示意图；
图2是本发明一实施例中一种自动化组装生产线控制方法的整体流程示意图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
在组装生产线中，有时需要对待组装工件某一些位置进行点胶操作。通过在工件上某些位置滴上UV胶，再通过UV光固化UV胶，可对工件某些位置进行密封又或者固定等操作。
现有的组装生产线，很多时候只能对同一类型的工件进行点胶操作，不能根据输送线上待组装工件类型以及姿态的不同，进行路径规划以更好地进行点胶操作，其点胶自动化效率有待进一步提高。
为了提高组装生产线的自动化效率，如图1所示，本发明一实施例中的一种自动化组装生产线，其包括除尘站点、第一图像获取模块以及点胶站点。
除尘站点用于对待组装工件进行吹扫除尘处理并将进行吹扫除尘处理后的待组装工件输送至点胶站点；第一图像获取模块用于获取除尘站点上的至少一个进行吹扫除尘处理后的待组装工件的第一实时图像。
除尘站点包括鼓风机以及过滤部件，鼓风机用于对待组装工件进行吹扫除尘处理，过滤部件用于对吹扫除尘后的废气进行过滤，提高待组装工件的除尘清洁效率。
具体而言，除尘站点设有出气口，过滤部件安装在出气口中。待组装工件表面的灰尘经过吹扫清洁后所形成的废气，进入出气口后，由过滤部件进行过滤收集。
第一图像获取模块包括但不限于CCD工业相机，其以预设频率获取吹扫除尘后的待组装工件的第一实时图像。
第一图像获取模块可以获取一个除尘后的待组装工件的第一实时图像，也可以获取多个除尘后的待组装工件的第一实时图像。
点胶站点包括点胶模组以及第一控制器，第一控制器用于接收至少一个进行吹扫除尘处理后的待组装工件的第一实时图像，根据第一实时图像识别待组装工件的类型以及姿态并根据待组装工件的类型以及姿态规划点胶路径，根据点胶路径生成点胶指令，点胶模组用于根据点胶指令对待组装工件上的点胶位置进行点胶操作。
点胶模组以一定频率向待组装工件所要点胶位置，定量地滴落UV胶。
由于点胶模组的具体结构属于本领域常规技术手段，故而在此不再赘述。
根据待组装工件的类型以及姿态规划点胶路径的具体方法包括：根据待组装工件的类型以及姿态，获取待点胶的点胶位置；根据点胶模组的初始化位置以及点胶位置规划至少一条点胶路径。
对于待组装工件的类型以及姿态，可以通过提取第一实时图像的轮廓线，根据第一实时图像的轮廓线进行识别。
具体而言，所述第一控制器包括一个神经网络模型。该神经网络模型由事先获取的不同类型待组装工件的图像进行训练。用于训练神经网络模型的不同类型的待组装工件的图像，其轮廓线与姿态一一对应且相互绑定。
神经网络训练完成后，即可以利用训练好的神经网络模型对第一实时图像进行识别以获取待组装工件的类型与姿态。
对于同一类型的多个待组装工件，其需要点胶位置，往往都是相同的。即是说，同一类型待组装工件的点胶位置都是相同的。
而由于点胶位置往往不止一个，当待组装工件输送至点胶站点后，点胶模组相对多个点胶位置进行移动并完成点胶位置的点胶操作，往往具有不止一条的点胶路径。
不同的点胶路径，点胶模组的移动距离存在一定差异。在规划至少一条点胶路径后，可以对点胶路径进行筛选，提高点胶效率。
具体地，所述根据点胶路径生成点胶指令的具体方法包括如下步骤：
计算点胶路径中，点胶模组的移动路程；
若点胶路径只有一条，则根据点胶路径生成点胶指令，否则，根据移动路程最小的点胶路径生成点胶指令。
通过识别待组装工件的类型以及姿态，生成至少一条规划路径，并选择移动路程最小的一条点胶路径来生成点胶指令，进而根据点胶指令驱动点胶模组动作，以完成待组装工件的点胶操作，提高了点胶效率。
所述自动化组装生产线通过识别待组装工件的类型以及姿态，根据待组装工件的类型以及姿态规划点胶路径，并根据点胶路径生成点胶指令，自动根据待组装工件的类型以及需点胶位置的不同规划点胶路径以完成点胶操作，不仅可提高自动组装生产线的自动化效率以及工作效率，还可以在一条生产线上对不同类型待组装工件进行点胶操作，增大了其适用范围。
对点胶位置上的UV胶进行光固化后，由于环境因素影响比如吹扫除尘质量不同以及光固化温度变化等，会导致不同的光固化质量。
点胶位置UV胶光固化质量的不同，会对待组装工件产生不同程度影响，甚至可能出现不良品的问题。而现有的自动生产线中，往往没有对点胶位置UV胶固化质量进行检测，不利于待组装工件的后续加工生产处理。
为解决上述问题，在其中一个实施例中，所述自动化组装生产线还包括分类站点，所述分类站点包括第二图像获取模块、第二控制器以及分拣机构。
第二图像获取模块用于获取点胶后的待分拣工件的第二实时图像。
第二控制器用于接收第二实时图像，根据第二实时图像提取点胶位置的图像特征信息，根据点胶位置的图像特征信息计算点胶位置的点胶质量并根据点胶位置的点胶质量生成分拣指令。
分拣机构用于根据分拣指令，对点胶后的待组装工件进行分拣。
具体而言，第二图像获取模块为CCD工业相机。
在点胶站点完成待组装工件点胶位置的点胶操作后，一般还会有一个UV光固化步骤。
优选地，所述自动化组装生产线还包括UV光固化站点。
所述UV光固化站点用于对点胶位置进行光固化操作。
图像特征信息包括但不限于点胶位置的二值化灰度图像轮廓线以及二值化总像素。第二控制器根据二值化灰度图像轮廓线和/或二值化总像素,计算出点胶位置的点胶质量，并根据点胶位置的点胶质量生成分拣指令。
分拣机构根据分拣指令，对点胶后的待组装工件进行分拣，将属于同一点胶质量的待组装工件分拣至同一类。
如此，通过计算点胶位置的点胶质量，并将同一点胶质量的待组装工件分拣至同一类，有利于点胶固化后的待组装工件的后续加工生产处理。
在其中一个实施例中，如图2所示，一种自动化组装生产线控制方法，应用于所述的自动化组装生产线，其包括如下步骤：
S1，对待组装工件进行吹扫除尘处理并将进行吹扫除尘处理后的待组装工件输送至点胶站点。
S2，获取除尘站点上的至少一个进行吹扫除尘处理后的待组装工件的第一实时图像。
S3，根据第一实时图像识别待组装工件的类型以及姿态并根据待组装工件的类型以及姿态规划点胶路径。
S4，根据点胶路径生成点胶指令。
S5，根据点胶指令对待组装工件上的点胶位置进行点胶操作。
在步骤S3中，可以利用预先获取的多个不同类型待组装工件的图像对神经网络进行训练，这里，每一个类型的待组装工件的图像均包括多个不同姿态；对神经网络进行训练后，即可以利用训练好的神经网络对第一实时图像进行识别，获取对应的待组装工件的类型以及姿态。
点胶模组在完成对每一件待组装工件的点胶工作后，可以先回到初始化位置。在步骤S3中，根据待组装工件的类型以及姿态规划点胶路径，可以根据点胶模组的初始化位置以及待组装工件的若干个点胶位置，规划点胶路径。
具体而言，可以先获取待组装工件将进入至点胶站点的工位位置信息，根据待组装工件的类型以及姿态，获取待组装工件上若干个点胶位置，根据工位位置信息、点胶位置以及点胶模组的初始化位置，规划点胶路径。
所述自动化组装生产线控制方法通过识别待组装工件的类型以及姿态，根据待组装工件的类型以及姿态规划点胶路径，并根据点胶路径生成点胶指令，自动根据待组装工件的类型以及需点胶位置的不同规划点胶路径以完成点胶操作，不仅可提高自动组装生产线的自动化效率以及工作效率，还可以在一条生产线上对不同类型待组装工件进行点胶操作，增大了其适用范围。
在其中一个实施例中，所述自动化组装生产线控制方法还包括如下步骤：
获取点胶后的待分拣工件的第二实时图像；
根据第二实时图像提取点胶位置的图像特征信息；
根据点胶位置的图像特征信息计算点胶位置的点胶质量并根据点胶位置的点胶质量生成分拣指令；
根据分拣指令，对点胶后的待组装工件进行分拣。
具体而言，图像特征信息包括但不限于点胶位置的二值化灰度图像轮廓线以及二值化总像素。第二控制器根据二值化灰度图像轮廓线和/或二值化总像素,计算出点胶位置的点胶质量，并根据点胶位置的点胶质量生成分拣指令。
对于图像特征信息与点胶质量的关系，可以预先进行设定，比如不同的点胶位置的二值化灰度图像轮廓线所围合面积大小，对应不同的点胶质量。即是说，可以先设定不同的面积范围，不同的面积范围对应不同的点胶质量，再计算点胶位置的二值化灰度图像轮廓线所围合面积大小，根据面积大小所对应的面积范围，计算出对应的点胶质量。
当然，也可以先设定不同的灰度值像素范围，不同的灰度值像素范围对应不同的点胶质量，在计算点胶位置的二值化灰度图像轮廓线所围合图形的二值化总像素，根据二值化总像素所对应的灰度值像素范围，计算出对应的点胶质量。
优选地，可以综合考虑二值化灰度图像轮廓线和二值化总像素所对应的点胶质量，将点胶位置的二值化灰度图像轮廓线所围合面积大小所对应的点胶质量相同并且二值化总像素对应的点胶质量相同的点胶后的待组装工件，划分为同一类，以对待组装工件的点胶位置的点胶质量作更进一步的细致划分。
在其中一个实施例中，根据待组装工件的类型以及姿态规划点胶路径的具体方法包括如下步骤：
根据待组装工件的类型以及姿态，获取待点胶的点胶位置；
根据点胶模组的初始化位置以及点胶位置规划至少一条点胶路径。
具体而言，在点胶站点中，配备有至少一个点胶工位且点胶工位设有对应的工位位置信息。
对于进入到点胶工位的待组装工件，根据类型以及姿态获取待点胶的点胶位置后，可以结合点胶模组的初始化位置以及点胶位置，规划至少一条点胶路径。
优选地，根据点胶模组的初始化位置以及点胶位置规划至少一条点胶路径的具体方法包括如下步骤：
第一步，构建路径规划神经网络。
第二步，预先获取不同类型待组装工件的姿态、点胶模组的初始化位置以及待组装工件所在工位位置信息下，点胶模组的所有点胶路径；点胶模组的所有点胶路径，可事先由技术人员进行标定规划，该点胶路径至少满足：点胶模组沿点胶路径移动，可对待组装工件上的所有点胶位置进行点胶操作。
第三步，利用第二步所获得的点胶模组的所有点胶路径以及对应的不同类型待组装工件的姿态、点胶模组的初始化位置以及待组装工件所在工位位置信息，对路径规划神经网络进行训练。
第四步，利用训练好的路径规划神经网络对点胶模组的初始化位置以及点胶位置进行识别，规划至少一条点胶路径。
即是说，可以预先设定每一个类型待组装工件在不同姿态下以及不同工位上，所有可能的点胶路径，并在获取待组装工件的类型、姿态以及点胶位置后，获取对应的点胶路径。
在其中一个实施例中，所述根据点胶路径生成点胶指令的具体方法包括如下步骤：
计算点胶路径中，点胶模组的移动路程；
若点胶路径只有一条，则根据点胶路径生成点胶指令，否则，根据移动路程最小的点胶路径生成点胶指令。
通过识别待组装工件的类型以及姿态，生成至少一条规划路径，并选择移动路程最小的一条点胶路径来生成点胶指令，进而根据点胶指令驱动点胶模组动作，以完成待组装工件的点胶操作，提高了点胶效率。
在其中一个实施例中，所述自动化组装生产线控制方法还包括如下步骤：
获取至少两件以上的待组装工件的类型以及姿态，并获取所述至少两件以上的待组装工件即将进入点胶站点的工位位置信息；
根据待组装工件的类型、姿态以及所要进入点胶站点的工位位置信息，获取待组装工件的点胶位置坐标信息；
根据点胶模组的初始化位置以及至少两件以上的待组装工件的点胶位置坐标信息规划多条可选点胶路径，可选点胶路径满足一下条件：点胶模组沿最优点胶路径移动，可对至少两件以上的待组装工件上的所有点胶位置进行点胶操作；
从多条可选点胶路径中选择移动路程最小作为优选点胶路径，根据优选点胶路径生成点胶指令，在至少两件以上的待组装工件进入点胶站点的工位时，根据点胶指令驱动点胶模组动作以完成至少两件以上的待组装工件上所有点胶位置的点胶操作。
具体地，可以先获取每个类型不同姿态下的待组装工件在点胶站点各个工位下的坐标信息，该坐标信息可以由用户事先标定并定义，比如将点胶站点等同为一个XY轴平面，待组装工件位于不同工位时，定义点胶位置在XY轴平面坐标信息。
获取待组装工件的点胶位置坐标信息后，即可以根据点胶模组的初始化位置以及至少两件以上的待组装工件的点胶位置坐标信息规划多条可选点胶路径。
上述方法通过获取至少两件待组装工件的多条可选点胶路径，并选择路程最小的可选点胶路径作为优选点胶路径，根据优选点胶路径生成点胶指令，在至少两件以上的待组装工件进入点胶站点的工位时，根据点胶指令驱动点胶模组动作以完成至少两件以上的待组装工件上所有点胶位置的点胶操作，不仅可以同时对至少两件待组装工件进行点胶操作，还可以尽可能减少点胶模组移动路径以及点胶时间，进一步提高了整体自动化效率。
在其中一个实施例中，本发明一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时实现所述的自动化组装生产线控制方法。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种自动化组装生产线，其特征在于，所述自动化组装生产线包括：
除尘站点，用于对待组装工件进行吹扫除尘处理并将进行吹扫除尘处理后的待组装工件输送至点胶站点；
第一图像获取模块，用于获取除尘站点上的至少一个进行吹扫除尘处理后的待组装工件的第一实时图像；
点胶站点，包括点胶模组以及第一控制器，第一控制器用于接收至少一个进行吹扫除尘处理后的待组装工件的第一实时图像，根据第一实时图像识别待组装工件的类型以及姿态并根据待组装工件的类型以及姿态规划点胶路径，根据点胶路径生成点胶指令，点胶模组用于根据点胶指令对待组装工件上的点胶位置进行点胶操作。
2.如权利要求1所述的一种自动化组装生产线，其特征在于，所述自动化组装生产线还包括分类站点，所述分类站点包括：
第二图像获取模块，用于获取点胶后的待分拣工件的第二实时图像；
第二控制器，用于接收第二实时图像，根据第二实时图像提取点胶位置的图像特征信息，根据点胶位置的图像特征信息计算点胶位置的点胶质量并根据点胶位置的点胶质量生成分拣指令；
分拣机构，用于根据分拣指令，对点胶后的待组装工件进行分拣。
3.如权利要求2所述的一种自动化组装生产线，其特征在于，所述第一图像获取模块以及第二图像获取模块均为CCD工业相机。
4.一种自动化组装生产线控制方法，应用于如权利要求1-3任一项所述的自动化组装生产线，其特征在于，所述自动化组装生产线控制方法包括如下步骤：
对待组装工件进行吹扫除尘处理并将进行吹扫除尘处理后的待组装工件输送至点胶站点；
获取除尘站点上的至少一个进行吹扫除尘处理后的待组装工件的第一实时图像；
根据第一实时图像识别待组装工件的类型以及姿态并根据待组装工件的类型以及姿态规划点胶路径；
根据点胶路径生成点胶指令；
根据点胶指令对待组装工件上的点胶位置进行点胶操作。
5.如权利要求4所述的一种自动化组装生产线控制方法，其特征在于，所述自动化组装生产线控制方法包括如下步骤：
获取点胶后的待分拣工件的第二实时图像；
根据第二实时图像提取点胶位置的图像特征信息；
根据点胶位置的图像特征信息计算点胶位置的点胶质量并根据点胶位置的点胶质量生成分拣指令；
根据分拣指令，对点胶后的待组装工件进行分拣。
6.如权利要求5所述的一种自动化组装生产线控制方法，其特征在于，根据待组装工件的类型以及姿态规划点胶路径的具体方法包括如下步骤：
根据待组装工件的类型以及姿态，获取待点胶的点胶位置；
根据点胶模组的初始化位置以及点胶位置规划至少一条点胶路径。
7.如权利要求6所述的一种自动化组装生产线控制方法，其特征在于，所述根据点胶路径生成点胶指令的具体方法包括如下步骤：
计算点胶路径中，点胶模组的移动路程；
若点胶路径只有一条，则根据点胶路径生成点胶指令，否则，根据移动路程最小的点胶路径生成点胶指令。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求4-7任一项所述的自动化组装生产线控制方法。
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