一种基于机器视觉的发热丝自动装配装置的制造方法

文档序号:8389536阅读:463来源:国知局
一种基于机器视觉的发热丝自动装配装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机器视觉领域,特别是涉及一种基于机器视觉的发热丝自动装配装 置。
【背景技术】
[0002] 随着人民生活水平的不断提高,汽车的需求量会逐渐增加,随之而来是汽车零部 件产业的飞速发展,每辆汽车一般都会配有一个点烟器,在2005年,仅广州本田一家汽车 公司一年的点烟器需求量为40万个,整个汽车行业的需求量会更大。点烟器的作用就是方 便司机点烟,其工作原理是利用汽车中的12V电源将点烟器中的发热丝加热到指定温度范 围内,其核心部件就是点烟器的传导元件一一发热丝,发热丝的装配质量将直接影响点烟 器的成品质量。
[0003] 点烟器的发热丝装配过程需要先将发热丝放入夹芯中,然后利用点焊或压焊等工 序将发热丝和夹芯固定在一起。发热丝的前道工序需要经过热处理,热处理后发热丝中心 位置和角度随机分布,所以点烟器中发热丝装配过程的关键在于判断发热丝中心的位置, 利用该位置准确地将发热丝放入夹芯中。
[0004] 现阶段,点烟器的发热丝装配过程全部采用人工完成,操作工首先需要用手拿起 发热丝,利用人眼判断发热丝中心位置,然后将其准确地放入到夹芯中,最终利用点焊或压 焊完成发热丝和夹芯的装配。发热丝的人工装配过度依赖于操作工,装配过程对于眼睛的 要求比较高,人眼敏锐的感觉能够保证发热丝最终的装配精度,但是,长期的装配过程会造 成人眼疲劳,影响发热丝装配精度,发热丝表面的金属粉末和点焊产生的紫外线和废气,也 会影响人的身体健康。因此,利用机器代替操作工实现点烟器的发热丝自动化装配过程,对 于进一步解放劳动力,提高汽车零部件生产效率,保证产品一致性有着重大的意义。

【发明内容】

[0005] 为了解决上述的技术问题,本发明的目的是提供一种基于机器视觉的发热丝自动 装配装置,该装置可以在运动过程中实时调整发热丝中心位置和角度,将发热丝准确地放 入夹芯槽口中,完成发热丝的自动装配。
[0006] 为了实现上述的目的,本发明采用了以下的技术方案: 一种基于机器视觉的发热丝自动装配装置,包括夹芯上料机构、机械手、发热丝上料机 构和视觉测量系统,所述夹芯上料机构和发热丝上料机构分别固定在机械手前端的两侧, 所述视觉测量系统固定在机械手的前方,所述视觉测量系统包括支架、相机和光源,所述支 架的下部设有支撑平台,所述光源固定在支撑平台上,所述相机通过相机支撑板固定在支 架的上部,所述相机的位置与光源的位置相对齐,且相机的摄像头朝下,光源的照射方向朝 上,所述机械手的前端通过气缸安装板固定有气爪机构,所述机械手通过气爪机构将发热 丝从发热丝上料机构移动到相机和光源之间,触发拍照信号,光源点亮,同时相机拍照将此 时发热丝的位置及角度信息记录,然后视觉测量系统建立坐标系,并根据内置图像匹配算 法匹配发热丝的中心舌头,计算出发热丝中心的位置和角度,再利用视觉坐标系和机械手 坐标系的转换矩阵,将上述位置和角度转换为机械手坐标系下的位置和角度,所述待装配 的夹芯中心在机械手坐标系下的位置和方向已知,通过比对发热丝和夹芯的位置和角度参 数得出发热丝中心的位置和角度的补偿量,机械手根据该数据在运动过程中对发热丝进行 不断调整,最终将发热丝放入夹芯中。
[0007] 作为优选方案:所述视觉测量系统测量发热丝中心位置和角度的补偿量的步骤如 下: 1) 将相机拍下的照片的像素坐标转化为距离坐标; 2) 根据内置图像匹配算法匹配发热丝的中心舌头,匹配成功后得到当前发热丝的中心 舌头在视觉坐标系下的位置Pvi和角度Θ V1; 3) 利用智能相机内置拟合圆算法,拟合出为发热丝中心孔拟合圆C1,以Pvi为定位基 准,绘制Ll线段,线段Ll位于发热丝的中心舌头上且平行于发热丝的中心舌头;Ll和Cl相 交于Pl和P3两点,取Pl和P3的中点P2, P2在视觉坐标系中的位置为PV2; 4) 视觉坐标系和机械手坐标系的变换矩阵为T1,根据下式将视觉坐标系下位置P2转 化为机械手坐标系下位置Prt;
【主权项】
1. 一种基于机器视觉的发热丝自动装配装置,其特征在于:包括夹芯上料机构(I)、机 械手(3)、发热丝上料机构(5)和视觉测量系统,所述夹芯上料机构(1)和发热丝上料机构 (5)分别固定在机械手(3)前端的两侧,所述视觉测量系统固定在机械手(3)的前方,所述 视觉测量系统包括支架(6)、相机(8)和光源(10),所述支架(6)的下部设有支撑平台,所述 光源(10 )固定在支撑平台上,所述相机(8 )通过相机支撑板(7 )固定在支架(6 )的上部,所 述相机(8)的位置与光源(10)的位置相对齐,且相机(8)的摄像头朝下,光源(10)的照射 方向朝上,所述机械手(3)的前端通过气缸安装板(2)固定有气爪机构(9),所述机械手(3) 通过气爪机构(9)将发热丝(4)从发热丝上料机构(5)移动到相机(8)和光源(10)之间, 触发拍照信号,光源(10)点亮,同时相机(8)拍照将此时发热丝(4)的位置及角度信息记 录,然后视觉测量系统建立坐标系,并根据内置图像匹配算法匹配发热丝(4)的中心舌头, 计算出发热丝(4)中心的位置和角度,再利用视觉坐标系和机械手坐标系的转换矩阵,将上 述位置和角度转换为机械手坐标系下的位置和角度,所述待装配的夹芯(11)中心在机械手 坐标系下的位置和方向已知,通过比对发热丝(4)和夹芯(11)的位置和角度参数得出发热 丝(4)中心的位置和角度的补偿量,机械手根据该数据在运动过程中对发热丝(4)进行不 断调整,最终将发热丝(4)放入夹芯(11)中。
2. 根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的发热丝自动装配装置,其特征在于:所 述视觉测量系统测量发热丝(4)中心位置和角度的补偿量的步骤如下: 1) 将相机(8)拍下的照片的像素坐标转化为距离坐标; 2) 根据内置图像匹配算法匹配发热丝(4)的中心舌头,匹配成功后得到当前发热丝 (4)的中心舌头在视觉坐标系下的位置Pvi和角度0 vl; 3) 利用智能相机内置拟合圆算法,拟合出为发热丝(4)中心孔拟合圆C1,以Pvi为定位 基准,绘制Ll线段,线段Ll位于发热丝(4)的中心舌头上且平行于发热丝(4)的中心舌头; Ll和Cl相交于Pl和P3两点,取Pl和P3的中点P2,P2在视觉坐标系中的位置为PV2; 3) 视觉坐标系和机械手坐标系的变换矩阵为T1,根据下式将视觉坐标系下位置P2转 化为机械手坐标系下位置Prt;
4) 绘制夹芯(11)槽口延长线段L2,夹芯(11)槽口中心点P4,P4在机械手坐标系下位 置为Prt,线段L2和坐标下Vy轴的夹角就是夹芯(11)槽口中心的角度值0 v(l; 5) 所述MP0vl即为发热丝(4冲心在机械手坐标系下的位置和角度,所述1\4和0v(l 即为夹芯(11)槽口中心在机械手坐标系下的位置和角度,对比得出位置补偿量Ap和角度 补偿量八0。
3. 根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的发热丝自动装配装置,其特征在于:所 述光源(10)采用背光源模式。
【专利摘要】本发明涉及一种基于机器视觉的发热丝自动装配装置,包括夹芯上料机构、机械手、发热丝上料机构和视觉测量系统,夹芯上料机构和发热丝上料机构分别固定在机械手前端的两侧,视觉测量系统固定在机械手的前方,视觉测量系统包括支架、相机和光源,支架的下部设有支撑平台,光源固定在支撑平台上,相机通过相机支撑板固定在支架的上部,相机的位置与光源的位置相对齐,且相机的摄像头朝下,光源的照射方向朝上,机械手的前端通过气缸安装板固定有气爪机构。本发明利用相机代替人眼进行发热丝中心位置和角度测量,精度完全由相机保证,可靠稳定,不会产生疲劳;利用机械手代替人手完成发热丝的抓取和放置,速度更快,效率更高。
【IPC分类】B23P19-00, B23K37-00
【公开号】CN104708301
【申请号】CN201510066830
【发明人】卜琰, 郭振民, 刘军, 徐赤, 邵斌, 祝晓春, 丁毅
【申请人】杭州自动化技术研究院有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年2月9日
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