一种胶条贴合定位装置及方法

技术领域

本申请涉及胶条贴合技术领域，尤其涉及一种胶条贴合定位装置及方法。

背景技术

随着智能制造的有序推进，很多行业开始布局自动化生产线，自动化生产中尺寸较大的产品的稳定贴合无疑是对设备性能的一大挑战。

在现有技术中，对于胶条贴合一般采用人工使用手动治具贴合的方式进行与金属附近贴合。然而这种方式存在培训周期长，人工需要经过较长时间的培训才能熟练地使用贴胶治具并判断尺寸是否合格、人工容易出现视觉疲劳，导致误贴或漏检，使不合格产品流到市场、人工成本高昂等问题。

基于现有技术中无法高效率且低成本的进行胶条定位以及贴合，尚未提出有效的解决方案。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本申请提供一种胶条贴合定位装置及方法，通过使用机械手与相机代替人工避免了人的视觉疲劳，使贴胶稳定性、准确性更高；通过上下相机在贴合时分别对胶条、钢尺两端进行拍照，使产品定位点得到分解，提升了视觉定位的单点精度，通过高精度算法计算胶条和钢尺中心及角度，进而提高了定位贴合的精度；使用创新旋转中心算法，使产品在有角度时更准确地计算出产品定位偏差，从而更加精确地控制机械手进行贴合。

本申请主要包括以下几个方面：

第一方面，本发明提供了一种胶条贴合定位装置，包括机械手、上相机、下相机，其中：

所述上相机包括胶条左相机、胶条右相机；所述下相机包括钢尺左相机、钢尺右相机；

所述胶条左相机和所述胶条右相机设置于胶条的上方，以对所述胶条的两端进行拍照；

所述钢尺左相机和所述钢尺右相机设置于钢尺的底部，以对钢尺的两端进行拍照。

在本发明的一个实施例中，还包括上位机，所述上位机被配置为获取拍照指令并将所述拍照指令发送至所述机械手；

所述机械手根据所述拍照指令触发所述上相机和所述下相机对所述胶条和所述钢尺进行拍照，以得到目标图片数据，并将所述目标图片数据传输至上位机；

上位机对所述目标图片数据进行计算得到贴合数据发送至所述机械手，以使所述机械手进行胶条贴合。

在本发明的一个实施例中，所述上位机对所述目标图片数据进行计算得到贴合数据包括：

根据所述目标图片数据，获取所述钢尺两端的坐标数据，并根据所述钢尺两端的坐标数据，得到所述钢尺中心点坐标数据和所述钢尺角度数据；

根据所述目标图片数据，获取所述胶条两端的坐标数据，并根据所述胶条两端的坐标数据，得到所述胶条中心点坐标数据和所述胶条角度数据；

根据所述钢尺角度数据和所述胶条角度数据，得到所述机械手的角度偏差。

在本发明的一个实施例中，所述上位机对所述目标图片数据进行计算得到贴合数据还包括：

获取所述机械手的旋转中心点坐标数据；

根据所述钢尺中心点坐标数据、所述机械手的旋转中心点坐标数据、所述机械手的角度偏差和所述胶条中心点的坐标数据，得到所述机械手的移动坐标偏差。

第二方面，本申请实施例还提供了一种胶条贴合定位方法，应用于上述实施例中任一项所述的装置中，其特征在于，所述方法包括：

获取目标图片数据，所述目标图片数据包括胶条图片数据与钢尺图片数据；

根据所述目标图片数据，获取机械手的移动坐标偏差和角度偏差；

根据所述移动坐标偏差和角度偏差，控制所述机械手进行胶条贴合。

在本发明的一个实施例中，所述胶条图片数据包括胶条左端图片数据和胶条右端图片数据，所述钢尺图片数据包括钢尺左端图片数据和钢尺右端图片数据。

在本发明的一个实施例中，获取所述机械手的角度偏差，包括：

根据所述目标图片数据，获取钢尺两端的坐标数据，并根据所述钢尺两端的坐标数据，得到所述钢尺中心点坐标数据和所述钢尺角度数据；

根据所述目标图片数据，获取胶条两端的坐标数据，并根据所述胶条两端的坐标数据，得到所述胶条中心点坐标数据和所述胶条角度数据；

根据所述钢尺角度数据和所述胶条角度数据，得到所述机械手的角度偏差。

在本发明的一个实施例中，获取所述机械手的移动坐标偏差，包括：

获取所述机械手的旋转中心点坐标数据；

根据所述钢尺中心点坐标数据、所述机械手的旋转中心点坐标数据、所述机械手的角度偏差和所述胶条中心点的坐标数据，得到所述机械手的移动坐标偏差。

在本发明的一个实施例中，获取所述机械手的旋转中心点坐标数据，包括：

通过所述机械手旋转，得到预设数量的坐标点；

根据所述坐标点通过三点拟合圆的方式拟合出目标数量的圆；

提取所述圆的圆心坐标数据，得到所述机械手的旋转中心点坐标数。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的胶条贴合定位装置及方法，使用机械手与相机进行机器视觉定位控制机械手进行贴合，避免了人工作业时由于视觉疲劳引起的误贴、漏检等问题，比现有技术更加稳定、快速、准确，且本申请为一次性投入后期只需维护即可，成本比现有的技术要低很多。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1示出了本申请实施例所提供的一种胶条贴合定位装置的结构示意图；

图2示出了本申请实施例所提供的一种胶条贴合定位方法的流程图；

图3示出了本申请实施例所提供的钢尺的坐标系示意图；

图4示出了本申请实施例所提供的胶条的坐标系示意图；

图5示出了本申请实施例所提供的机械手旋转得到的拟合圆的示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中的附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应当理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。

另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了使得本领域技术人员能够使用本申请内容，结合特定应用场景“胶条贴合”中，给出以下实施方式，对于本领域技术人员来说，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用场景。

本申请实施例下述方法可以应用于任何需要进行胶条贴合的场景，本申请实施例并不对具体的应用场景作限制，任何使用本申请实施例提供的胶条贴合方案均在本申请保护范围内。

为便于对本申请进行理解，下面结合具体实施例对本申请提供的技术方案进行详细说明。

图1为本申请实施例所提供的一种胶条贴合定位装置的结构示意图。如图1所示，包括机械手100、上相机200、下相机300，其中：

所述上相机包括胶条左相机210、胶条右相机220；所述下相机300包括钢尺左相机310、钢尺右相机320；

所述胶条左相机210和所述胶条右相机220设置于胶条400的上方，以对所述胶条400的两端进行拍照；

所述钢尺左相机310和所述钢尺右相机320设置于钢尺500的底部，以对钢尺500的两端进行拍照。

在一些可能的实施方式中，还包括上位机，所述上位机被配置为获取拍照指令并将所述拍照指令发送至所述机械手100；

所述机械手100根据所述拍照指令触发所述上相机200和所述下相机300对所述胶条400和所述钢尺500进行拍照，以得到目标图片数据，并将所述目标图片数据传输至上位机；

上位机对所述目标图片数据进行计算得到贴合数据发送至所述机械手100，以使所述机械手100进行胶条贴合。

示例性的，上位机通过软件获取拍照指令，当软件开启时，软件的通讯模块等待拍照信号，当钢尺500和胶条400到达拍照位后，机械手100触发胶条400两端相机拍照，软件通过处理获取胶条400两端顶点数据；与此同时机械手100触发钢尺500两端相机拍照，软件通过处理获取钢尺500两端顶点数据；四相机拍照都结束之后，联合钢尺500及胶条400数据，得到贴合数据XY的偏差和角度偏差，发送给机械手100，机械手100通过补正，将胶条400组装到钢尺500上。

在一些可能的实施方式中，所述上位机对所述目标图片数据进行计算得到贴合数据包括：

根据所述目标图片数据，获取所述钢尺500两端的坐标数据，并根据所述钢尺500两端的坐标数据，得到所述钢尺中心点坐标数据和所述钢尺角度数据；

根据所述目标图片数据，获取所述胶条400两端的坐标数据，并根据所述胶条400两端的坐标数据，得到所述胶条中心点坐标数据和所述胶条角度数据；

根据所述钢尺500角度数据和所述胶条400角度数据，得到所述机械手100的角度偏差。

在一些可能的实施方式中，所述上位机对所述目标图片数据进行计算得到贴合数据还包括：

获取所述机械手100的旋转中心点坐标数据；

根据所述钢尺500中心点坐标数据、所述机械手100的旋转中心点坐标数据、所述机械手100的角度偏差和所述胶条400中心点的坐标数据，得到所述机械手100的移动坐标偏差。

综上所述，本申请实施例提供的一种胶条贴合定位装置，使用机械手100与相机200、300代替了人工，避免了人工引起的视觉疲劳，使贴胶稳定性、准确性更高；贴合时分别对胶条400、钢尺500两端进行拍照，使产品定位点得到分解，提升了视觉定位的单点精度，通过高精度算法计算胶条400和钢尺500中心及角度，进而提高了定位贴合的精度；使用创新旋转中心算法，使产品在有角度使更准确地计算出产品定位偏差，从而更加精确地控制机械手100进行贴合。

基于同一申请构思，本申请实施例中还提供了与上述实施例提供的一种胶条贴合定位装置对应的一种胶条贴合定位方法，由于本申请实施例中的方法解决问题的原理与本申请上述实施例的胶条贴合定位装置相似，因此方法的实施可以参见装置的实施，重复之处不再赘述。

如图2所示，图2为本申请实施例提供的一种胶条贴合定位方法的流程图，应用于上述实施例提供的胶条贴合定位装置，本申请实施例提供的方法，包括以下步骤：

S101：获取目标图片数据，所述目标图片数据包括胶条图片数据与钢尺图片数据。

在一些可能的实施方式中，所述胶条图片数据包括胶条左端图片数据和胶条右端图片数据，所述钢尺图片数据包括钢尺左端图片数据和钢尺右端图片数据。

示例性的，如图1所示通过胶条左相机210、胶条右相机220、钢尺左相机310、钢尺右相机320对所述胶条400与钢尺500进行拍照，获取胶条左端图片数据和胶条右端图片数据，钢尺左端图片数据和钢尺右端图片数据。

S102：根据所述目标图片数据，获取机械手的移动坐标偏差和角度偏差。

在一些可能的实施方式中，获取所述机械手的角度偏差，包括：

根据所述目标图片数据，获取钢尺两端的坐标数据，并根据所述钢尺两端的坐标数据，得到所述钢尺中心点坐标数据和所述钢尺角度数据；

根据所述目标图片数据，获取胶条两端的坐标数据，并根据所述胶条两端的坐标数据，得到所述胶条中心点坐标数据和所述胶条角度数据；

根据所述钢尺角度数据和所述胶条角度数据，得到所述机械手的角度偏差。

示例性的，通过九点标定算法将图1中的胶条左相机210、胶条右相机220、钢尺左相机310、钢尺右相机320标定到同一机械手坐标系中，如图3所示，钢尺500两端坐标为PT3(X1,Y1),PT4(X2,Y2)；如图4所示，胶条400两端的坐标为PT1(X3,Y3),PT2(X4,Y4)。钢尺500的中心点坐标为P2，通过下式计算得到P2的XY坐标：

P2.X＝(X1+X2)/2,P2.Y＝(Y1+Y2)/2 (1)；

其中，P2.X和P2.Y分别为P2的XY坐标。

进一步地，钢尺500角度的计算方式为：

T2＝arctan((Y1-Y2)/(X2-Y2))(2)；

胶条400中心点坐标P1的XY坐标计算方式为：

P1.X＝(X3+X4)/2,P1.Y＝(Y3+Y4)/2(3)；

其中，P1.X和P1.Y分别为P1的XY坐标。

进一步地，胶条400角度的计算方式为：

T1＝arctan((Y3-Y4)/(X3-Y4))(4)；

机械手100角度偏差的计算方式为：

△T＝T1-T2 (5)；

通过上式(1)至式(5)即可计算得到机械手100的角度偏差。

在一些可能的实施方式中，获取所述机械手的移动坐标偏差，包括：

获取所述机械手的旋转中心点坐标数据；

根据所述钢尺中心点坐标数据、所述机械手的旋转中心点坐标数据、所述机械手的角度偏差和所述胶条中心点的坐标数据，得到所述机械手的移动坐标偏差。

在一些可能的实施方式中，获取所述机械手的旋转中心点坐标数据，包括：

通过所述机械手旋转，得到预设数量的坐标点；

根据所述坐标点通过三点拟合圆的方式拟合出目标数量的圆；

提取所述圆的圆心坐标数据，得到所述机械手的旋转中心点坐标数据。

示例性的，如图5所示通过机械手100旋转得到A、B、C、D、E五点，五点通过三点拟合圆的方式拟合出C1、C2、C3、C4四个圆，理论上四个圆圆心应该是完全一样的，但是由于视觉系统标定必然会存在一定地误差，所以四个圆心会有一定差异，为了消除旋转中心带来的计算误差，我们使用四个圆心O1、O2、O3、O4通过算法计算出更为合理的旋转中心进而使偏差值计算更加精确。

具体的，所述机械手100的旋转中心点坐标数据计算方法如下式(6)至式(11)：

PolygonA＝(O1.X*O2.Y-O2.X*O1.Y)+(O2.X*O3.Y-O3.X*O2.Y)+(O3.X*O4.Y-O4.X*O3.Y) (6)；

Area＝Math.Abs(PolygonA)/2 (7)；

XX＝(O1.X*O2.Y-O2.X*O1.Y)*(O1.X+O2.X)+(O2.X*O3.Y-O3.X*O2.Y)*(O2.X+O3.X)+(O3.X*O4.Y-O4.X*O3.Y)*(O3.X+O4.X)(8)；

YY＝(O1.X*O2.Y-O2.X*O1.Y)*(O1.Y+O2.Y)+(O2.X*O3.Y-O3.X*O2.Y)*(O2.Y+O3.Y)+(O3.X*O4.Y-O4.X*O3.Y)*(O2.Y+O4.Y) (9)；

O.X＝XX/(6*Area)，O.Y＝YY/(6*Area)(10)；

X0＝O.X；Y0＝O.Y (11)

其中，O1.X，O1.Y为圆心O1的XY坐标；O2.X，O2.Y为圆心O2的XY坐标；O3.X，O3.Y为圆心O3的XY坐标；O4.X，O4.Y为圆心O4的XY坐标；PolygonA、Area、XX、YY均为中间计算变量无实际意义。

通过上式(6)至式(11)即可得到机械手100的旋转中心为P_Robot(X0，Y0)。

需要说明的是，机械手的移动坐标偏差包括X偏差和Y偏差，具体计算方式如下式(12)至式(13)：

△X＝(P2.X-X0)*cos△T+(Y0-P2.Y)*sin△T+X0-P1.X (12)；

△Y＝(P2.X-X0)*sin△T-(Y0-P2.Y)*cos△T+Y0-P1.Y (13)；

其中，△X、△Y分别为机械手的移动坐标X偏差和Y偏差。

S103：根据所述移动坐标偏差和角度偏差，控制所述机械手进行胶条贴合。

综上所述，本申请通过软件算法结合相机进行视觉定位，进一步控制机械手进行胶条贴合，避免了人工由于视觉疲劳引起的误贴、漏检等问题，比现有技术更加稳定、快速、准确且该申请在一次性投入后期只需维护即可，从而大大降低了生产与维护的成本。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。