CN208393521U - 一种适用于汽车顶盖自动装载过程的视觉引导系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于汽车顶盖自动装载过程的视觉引导系统，包括处理器、视觉传感器和安装架，其特征在于：所述安装架固定在汽车顶盖装载工位周围，用于安装固定视觉传感器；所述视觉传感器内部安装有相机和激光器，所述视觉传感器与处理器电连接，数量设置为5~15个，包括安装在车体侧围处的第一视觉传感器、安装在车顶正上方的第二视觉传感器、安装在顶盖横梁上方的第三视觉传感器，所述第二视觉传感器数量至少为三个，且异侧放置。本系统能够实现引导机器人进行轨迹修正，减少顶盖装配误差，实现机器人装配过程的精准化、智能化。
Description
技术领域
本发明涉及机器人装配领域，具体而言，涉及一种适用于汽车顶盖自动装载过程的视觉引导系统。
背景技术
随着制造业工艺的不断进步和对产品质量需求的不断提高，汽车制造工艺也成为各个汽车生产厂家提高竞争力不可或缺的技术要求，汽车零部件装配过程的精细程度整车性能的好坏，影响到厂商的信誉。其中，在汽车装配过程中，由于装配人员的操练熟悉程度、车身定位状态变化、机器人装料位置偏差等主客观因素，容易产生汽车装配位置不当，从而影响外观的美观性，也会影响一系列相关性能，如汽车顶盖装配位置不当，会造成顶盖左右流水槽间隙大，影响汽车使用。
基于机器人技术的装配方法可以提高装配准确率的同时并保证高检测效率，对于汽车生产企业而言，可大量的减少企业的人力成本，而如何让机器人更加智能、精准的进行装配，成为热点问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种适用于汽车顶盖自动装载过程的视觉引导系统，利用结构光三维测量原理，通过视觉传感器获取车体及待装配顶盖上的标记点坐标三维信息，并与标准位置信息进行比对，解算实际装配时的空间偏移量，从而进行机器人轨迹修正，使得机器人能够准确进行顶盖装配。
为此，本发明的技术方案如下：
一种适用于汽车顶盖自动装载过程的视觉引导系统，包括处理器、视觉传感器和安装架，所述安装架固定在汽车顶盖装载工位周围，用于安装固定视觉传感器；所述视觉传感器内部安装有相机和激光器；
进一步，所述视觉传感器中的相机前端还安装有滤光片，且相机安装方向正对于车体，所述滤光片保障图像免除背景信息干扰；所述激光器具有一定倾斜，相机的光轴与激光器光轴之间夹角为θ，所发出的激光条与被测标记位置垂直，为了便于图像信息获取及传感器尺寸设计考虑，优选，所述夹角θ为20°～60°；
所述视觉传感器与处理器电连接，数量设置为5～15个，所述视觉传感器数量根据不同车型测量标记点的数目及测量位置要求而定；本系统用于汽车顶盖安装，视觉传感器包括安装在车体侧围处的第一视觉传感器、安装在车顶正上方的第二视觉传感器、安装在顶盖横梁上方的第三视觉传感器，所述第二视觉传感器数量至少为三个，且异侧放置。
所述第一视觉传感器用于获取车身上A柱上的RPS孔的图像信息；所述第二视觉传感器优选为安装在车顶开档处相平行的两条凹槽上方，其数量至少设置为三个，且异侧放置，用于测量车身车顶开档处相平行的两条凹槽特征以及待装配顶盖上与车顶开档处相平行的两条凹槽特征相对应的结构光图像信息；所述第三视觉传感器用于测量待装配顶盖横梁处的结构光图像信息；
优选，所述安装架采用龙门架，所述龙门架具有夹具，所述夹具连接在龙门架上，根据传感器数量及安装位置设定，用于夹紧固定住视觉传感器。
进一步，所述夹具由分离的第一夹紧部及第二夹紧部拼接构成，所述第一夹紧部和第二夹紧部的连接部分设置有螺纹孔，能通过螺栓进行组装、拆卸，二者组装在一起时，中间部分形成第一通孔，所述第一通孔用于安装所述安装架的支撑杆，所述第一夹紧部在远离与第二夹紧部连接处的一端还设置有第二通孔，所述第二通孔用于安装所述视觉传感器，所述第二通孔的侧壁设置有开口，开口处设置有螺纹孔，能通过螺栓拧螺栓调节第二通孔的尺寸。
在机器人汽车顶盖装配过程中，本视觉引导装配系统利用了结构光三维测量原理，通过相机获取结构光图像，获取车体及待装配顶盖特征位置的坐标三维信息，解算实际装配时的空间偏移量，从而引导机器人进行轨迹修正，减少顶盖装配误差，实现机器人装配过程的精准化、智能化。
附图说明
图1是本发明系统结构位置示意图；
图2是车身标记点及视觉传感器位置关系示意图；
图3是顶盖标记点及视觉传感器位置关系示意图；
图4是视觉传感器内部结构示意图；
图5是夹具51的结构示意图。
图中：车体侧围处标记点11、车顶开档处标记点12、顶盖横梁处标记点21、顶盖左右两侧处标记点22、处理器3、第一视觉传感器41、第二视觉传感器42、第三视觉传感器43、相机401、激光器402、安装架5、辊床6、夹具51、第一通孔501、第二通孔502、第一夹紧部503、第二夹紧部504。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案进行详细描述。
实施例1
一种适用于汽车顶盖自动装载过程的视觉引导系统，参见图1-5，包括处理器3、视觉传感器4和安装架5，安装架5采用龙门架，固定在汽车顶盖装载工位周围，通过夹具51安装固定视觉传感器4；视觉传感器内部安装有相机401和激光器402，进一步，视觉传感器4中的相机401前端还安装有滤光片，且安装方向正对于车体，滤光片保障图像免除背景信息干扰；
在本实施例中，夹具51由分离的第一夹紧部503及第二夹紧部504拼接构成，所述第一夹紧部503和第二夹紧部504的连接部分设置有螺纹孔，能通过螺栓进行组装、拆卸，二者组装在一起时，中间部分形成第一通孔501，所述第一通孔501用于安装所述安装架5的支撑杆，所述第一夹紧部503在远离与第二夹紧部连接处的一端还设置有第二通孔502，所述第二通孔502用于安装所述视觉传感器4，所述第二通孔502的侧壁设置有开口，开口处设置有螺纹孔，能通过螺栓调节第二通孔的尺寸；
相机401的光轴与激光器402光轴之间具有夹角θ，激光器402所发出的激光条与被测标记位置垂直，为了便于图像信息获取及传感器尺寸设计考虑，优选，夹角θ为20°～60°，本实施例中，θ角选为40°；
视觉传感器4与处理器3电连接，数量设置为5个，分别为安装在车体侧围处的第一视觉传感器41、三个安装在车顶开档处相平行的两条凹槽正上方的第二视觉传感器42、所述三个第二视觉传感器42中有两个同侧放置，另一个在异侧放置；以及安装在顶盖横梁上方的第三视觉传感器43；
其中，第一视觉传感器41用于获取车身上A柱上的RPS孔(如图2中的A1或A2点)的图像信息；第二视觉传感器42用于测量车身车顶开档处相平行的两条凹槽特征(如图2中的B1、B2、B3、B4点中的任意三点位置)以及待装配顶盖上与车顶开档处相平行的两条凹槽特征(如图3中的B1’、B2’、B3’、B4’点中的任意三点位置)相对应的结构光图像信息；所述第三视觉传感器用于测量待装配顶盖横梁处(如图3中的C1、C2点中的任意一点位置)的结构光图像信息；处理器根据上述结构光图像处理器建立空间三维坐标系、完成坐标解算，实时调整机器人轨迹；
优选，安装架5采用龙门架，龙门架具有夹具51，夹具51连接在龙门架上，根据传感器数量及安装位置设定，用于夹紧固定住视觉传感器。
测量时，首选获取顶盖装配过程的标准数据，即当机器人能准确完成顶盖装配时，根据本实施例中的视觉引导系统，记录在此过程中首先记录车身相应特征位置的坐标信息，机器人抓取顶盖进行装配过程中，记录待装配顶盖的特征位置坐标信息，将两次记录得到的坐标信息保存，作为机器人装配的标准数据；
实际的汽车顶盖装配时，重复上述标准数据记录过程，视觉传感器中的相机对应拍摄当前车身及待装配顶盖既定特征位置处的结构光图像，处理器根据结构光三维测量原理解算该特征的三维坐标并与标准数据进行比对，根据比对结果，调节机器人运动轨迹，引导机器人进行精准的顶盖位置装配。
顶盖装配完成后，视觉传感器采集顶盖与车体开档处间隙部分的图像信息，依据图像信息计算获取顶盖与开档处的间隙数据，判断间隙值是否在预设范围内，如果超出预设范围，重复上述引导机器人的过程，调整顶盖位置直至满足要求；如果处于预设范围内，则判定为合格，进行下一辆车的顶盖装配。
实施例2
一种适用于汽车顶盖自动装载过程的视觉引导系统，参见图1-5，本实施例包括处理器3、视觉传感器4和安装架5，安装架5采用龙门架，固定在汽车顶盖装载工位周围，通过夹具51安装固定视觉传感器4；视觉传感器内部安装有相机401和激光器402，进一步，视觉传感器4中的相机401前端还安装有滤光片，且安装方向正对于车体，滤光片保障图像免除背景信息干扰；
相机401的光轴与激光器402光轴之间具有夹角θ，激光器402所发出的激光条与被测标记位置垂直，为了便于图像信息获取及传感器尺寸设计考虑，优选，夹角θ为20°～60°，本实施例中，θ角选为50°；
所述视觉传感器4与处理器3电连接，数量设置为8个，所述视觉传感器数量根据不同车型测量标记点的数目及测量位置要求而定；
本实施例中，视觉传感器包括两个安装在车体侧围处的第一视觉传感器41，分别位于车身A柱两侧，用于获取车身上A柱上的RPS孔(图2中A1、A2点)的图像信息，处理器分析图像数据时A1、A2点用于获取车体的X轴方向角度及位置偏移；四个安装在车顶开档处相平行的两条凹槽正上方的第二视觉传感器42，且四个传感器异侧放置，即两个放在一侧凹槽正上方，另外两个传感器放置于另一侧凹槽正上方，用于测量汽车车顶开档处相平行的两条凹槽特征(如图2中的B1、B2、B3、B4点)以及待装配顶盖上与车身开档处相平行的两条凹槽特征(如图3中的B1’、B2’、B3’、B4’点)相对应的标记点信息；B1、B2、B3、B4点坐标用于获取车体的Y轴及Z轴方向角度及位置偏移；B1’、B2’、B3’、B4’点坐标用于获取顶盖Y轴及Z轴方向角度及位置偏移；
两个安装在车体前上方的第三视觉传感器43，用于测量待装配顶盖横梁处(如图3中的C1、C2点)的标记点信息；C1、C2点用于获取顶盖的X轴方向角度及位置偏移；
测量时，首先存储机器人顶盖装配过程中，在标准车体、顶盖位置，视觉传感器记录的车体、顶盖的对应特征位置的标准坐标信息，进而在实际机器人汽车顶盖引导过程中，解算实际视觉传感器拍摄的特征位置结构光图像，并与标准坐标信息进行对比，调整机器人轨迹，使得实际装配中的车体、顶盖的相对位置与标准车体、顶盖位置相同。
安装架5采用龙门架，龙门架安装有夹具51，所述夹具51的具体结构与实施例1中相同，不在赘述。实际应用中，视觉传感器数量根据不同车型测量标记点的数目及测量位置要求而定，不局限于实施例给出的数量及安装位置。
本系统能够引导机器人进行轨迹修正，减少顶盖装配误差，实现机器人装配过程的精准化、智能化，同时，装配完成后进行间隙测量，保证每一辆车体的汽车顶盖装配精度可控；完成汽车顶盖的精确装配。
Claims (5)
1.一种适用于汽车顶盖自动装载过程的视觉引导系统，包括处理器(3)、视觉传感器(4)和安装架(5)，其特征在于：所述安装架(5)固定在汽车顶盖装载工位周围，用于安装固定视觉传感器(4)；
所述视觉传感器内部安装有相机(401)和激光器(402)，所述视觉传感器(4)与处理器(3)电连接，数量设置为5～15个，包括安装在车体侧围处的第一视觉传感器(41)、安装在车顶正上方的第二视觉传感器(42)、安装在顶盖横梁上方的第三视觉传感器(43)，所述第二视觉传感器(42)数量至少为三个，且异侧放置。
2.根据权利要求1所述的适用于汽车顶盖自动装载过程的视觉引导系统，其特征在于：所述第二视觉传感器(42)对应安装于车顶开档处相平行的两条凹槽上方。
3.根据权利要求1所述的适用于汽车顶盖自动装载过程的视觉引导系统，其特征在于：所述视觉传感器(4)中相机(401)前端还安装有滤光片，且安装方向正对于车体，所述激光器(402)具有一定倾斜，与相机(401)的光轴与激光器(402)光轴之间具有夹角θ；θ取值为20°～60°。
4.根据权利要求1所述的适用于汽车顶盖自动装载过程的视觉引导系统，其特征在于，所述安装架(5)采用龙门架，所述龙门架具有夹具(51)，所述夹具(51)夹紧固定住视觉传感器。
5.根据权利要求4所述的适用于汽车顶盖自动装载过程的视觉引导系统，其特征在于：所述夹具(51)由分离的第一夹紧部(503)及第二夹紧部(504)拼接构成，所述第一夹紧部(503)和第二夹紧部(504)的连接部分设置有螺纹孔，能通过螺栓进行组装、拆卸，二者组装在一起时，中间部分形成第一通孔(501)，所述第一通孔(501)用于安装所述安装架(5)的支撑杆，所述第一夹紧部(503)在远离与第二夹紧部(504)连接处的一端还设置有第二通孔(502)，所述第二通孔(502)用于安装所述视觉传感器(4)，所述第二通孔(502)的侧壁设置有开口，开口处设置有螺纹孔，能通过螺栓调节第二通孔的尺寸。
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| CN114670195A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-06-28 | 北京博联众睿机器人科技有限公司 | 一种机器人自动校准方法和系统 |
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