一种陶瓷片倒角打磨视觉引导方法及装置

技术领域

本发明涉及陶瓷基片加工设备技术领域，具体涉及一种陶瓷片倒角打磨视觉引导方法及装置。

背景技术

陶瓷基片在通过铜箔在高温下直接键合到氧化铝(al2o3)或氮化铝(aln)陶瓷基片表面可以形成一种特殊的陶瓷基板、具有优良电绝缘性能，高导热特性，优异的软钎焊性和高的附着强度，并可像pcb板一样能刻蚀出各种图形，具有很大的载流能力。因此，陶瓷基片已成为大功率电力电子电路结构技术和互连技术的基础材料。现有的陶瓷基片的打磨均是采用人工手持磨具对陶瓷基板的边缘进行打磨，打磨速度慢，打磨效率低，且在打磨时飘扬的粉屑会影响操作人员的身体健康，对操作人员存在很大的安全隐患。但是若采用机械打磨，则容易造成陶瓷基板损坏或者打磨时陶瓷基板发生移动而损坏，从而影响了机械打磨的大批量应用，所以采用视觉引导打磨，提高打磨精度，产品良率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶瓷片倒角打磨视觉引导方法及装置，通过获取待打磨陶瓷片的轮廓信息，同时根据轮廓信息模拟一条打磨路径，然后根据拟合出的打磨路径及角度，通过数据传输到打磨模组实现精确打磨，从而能够完全避免人为打磨异常，确保到后制程产品状态OK，减少报废率，及提升良率和效益。

本发明通过下述技术方案实现：

一种陶瓷片倒角打磨装置，包括夹持模组、视觉引导模组以及打磨模组；

其中，所述夹持模组设置有用于夹持陶瓷片的陶瓷片载台，所述陶瓷片载台具有多个自由度，将所述陶瓷片移送至所述视觉引导模组的拍照位；

所述视觉引导模组设置有多维度的视觉相机，当所述陶瓷片移送至所述拍照位时，所述视觉相机同时对所述陶瓷片的直角轮廓进行拍照取像，得到待打磨陶瓷片的直角轮廓信息，所述视觉引导模组将所述直角轮廓信息发送至外部控制设备，所述外部控制设备根据获取的直角轮廓信息模拟一条打磨路径；

所述打磨模组按照模拟的打磨路径对待打磨陶瓷片进行倒角打磨。

在本方案中，陶瓷片载台分别具有X方向、Y方向、Z方向以及绕Z轴旋转的自由度，使陶瓷片能够自动的移送至视觉引导模组的拍照位，当陶瓷片移送至拍照位时，视觉相机同时对陶瓷片的直角轮廓进行拍照取像，获取待打磨陶瓷片的轮廓信息，同时视觉引导模组将直角轮廓信息发送至外部控制设备，外部控制设备根据轮廓信息模拟一条打磨路径，然后根据拟合出的打磨路径及角度，通过数据传输到打磨模组实现精确打磨。

综上，本发明采用自动化系统进行信息提取，从而能够完全避免人为打磨异常，确保到后制程产品状态OK，减少报废率，及提升良率和效益。

作为所述陶瓷片倒角打磨装置的进一步技术方案，当所述视觉相机对所述陶瓷片的直角轮廓拍照取像后，所述陶瓷片载台退出所述拍照位，所述陶瓷片载台将所述陶瓷片旋转180度后再次将所述陶瓷片移送至所述视觉引导模组的拍照位进行拍照取像，两个方向的拍照取像能更精确确定陶瓷片的位置信息及角度信息。

作为所述陶瓷片倒角打磨装置的进一步技术方案，为了将陶瓷片初步定位定形，所述陶瓷片载台上设置有用于夹持所述陶瓷片的X方向和Y方向的定位气缸，当所述陶瓷片移送至所述陶瓷片载台上时，所述X方向定位气缸先夹紧所述陶瓷片一次再松开，用于对陶瓷片进行初步定位，然后再依次夹紧所述X方向和Y方向的定位气缸，避免陶瓷片上料时出现倾斜的现象。

作为所述陶瓷片倒角打磨装置的进一步技术方案，所述视觉引导模组包括顶面视觉相机、正面视觉相机以及底面视觉相机，所述顶面视觉相机、所述正面视觉相机以及所述底面视觉相机分别设置于所述拍照位的顶面、正面以及底面，用于对陶瓷片的正面、顶面以及顶面进行同时取像，从而获得陶瓷片的清晰3D直角轮廓图像。

作为所述陶瓷片倒角打磨装置的进一步技术方案，所述顶面视觉相机、所述正面视觉相机以及所述底面视觉相机的拍摄路径上均设置有光源，对陶瓷片的正面、顶面以及顶面施加相同强度的光源，可以进一步提高陶瓷片轮廓图像的清晰度。

一种陶瓷片倒角打磨视觉引导方法，所述方法应用于上述技术方案中任意一项所述的陶瓷片倒角打磨装置，包括以下步骤：

S1.产品到位：所述陶瓷片载台将待打磨陶瓷片移送至所述视觉引导模组的拍照位；

S2.图像采集：视觉相机同时对所述陶瓷片的直角轮廓进行多维度拍照取像，得到待打磨陶瓷片的多维度直角轮廓图像，所述视觉引导模组对所述直角轮廓图像进行处理并将处理后的直角轮廓图像发送至外部控制设备；

S3.图像轮廓提取：所述外部控制设备通过Blob分析对所述直角轮廓图像中相同像素的连通域进行分析，获得待打磨陶瓷片的轮廓信息；

S4.生成打磨路径：所述外部控制设备根据轮廓信息，获取待打磨陶瓷片顶点，并根据顶点信息和打磨量参数，模拟一条打磨路径；

S5.陶瓷片打磨：所述打磨模组根据所述打磨路径对待打磨陶瓷片进行打磨。

进一步地，所述步骤S1的具体步骤如下：

S11.当所述陶瓷片载台感应到待打磨陶瓷片时，所述X方向定位气缸先夹紧所述待打磨陶瓷片一次再松开，然后再依次夹紧所述X方向定位气缸和Y方向定位气缸；

S12.所述陶瓷片载台将夹紧的待打磨陶瓷片移送至所述视觉引导模组的拍照位。

进一步地，所述步骤S2中，所述视觉相机对待打磨陶瓷片的直角轮廓拍照取像后，所述陶瓷片载台退出所述拍照位，所述陶瓷片载台将所述陶瓷片旋转180度后再次将所述陶瓷片移送至所述视觉引导模组的拍照位进行拍照取像。

进一步地，所述视觉引导模组对获取的不同维度的所述直角轮廓图像进行合并处理，生成待打磨陶瓷片的3D直角轮廓图像。

进一步地，所述步骤S4的具体步骤如下：

S41.所述外部控制设备根据获取的轮廓信息确定待打磨陶瓷片的位置信息及角度信息；

S42.根据获得的位置信息及角度信息获取打磨角度；

S43.所述外部控制设备同时根据获取的轮廓信息，得到陶瓷片顶点，并根据所获取的顶点和打磨量，模拟一条打磨路径。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明提供的一种陶瓷片倒角打磨装置，包括夹持模组、视觉引导模组以及打磨模组，夹持模组设置有用于夹持陶瓷片的陶瓷片载台，陶瓷片载台具有多个自由度，并自动的将陶瓷片移送至视觉引导模组的拍照位，视觉引导模组设置有多维度的视觉相机，当陶瓷片移送至拍照位时，视觉相机同时对陶瓷片的直角轮廓进行拍照取像，获取待打磨陶瓷片的轮廓信息，同时视觉引导模组将直角轮廓信息发送至外部控制设备，外部控制设备根据轮廓信息模拟一条打磨路径，然后根据拟合出的打磨路径及角度，通过数据传输到打磨模组实现精确打磨。

本发明提供的一种陶瓷片倒角打磨视觉引导方法，通过自动获取待打磨陶瓷片的3D直角轮廓图像，并根据该3D直角轮廓图像信息模拟出一条打磨路径，实现对陶瓷片倒角的精确打磨，从而能够完全避免人为打磨异常，确保到后制程产品状态OK，减少报废率，及提升良率和效益。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明提供的一种陶瓷片倒角打磨装置的正视结构示意图；

图2为本发明提供的一种陶瓷片倒角打磨装置的俯视结构示意图；

图3为图2中标记A的局部放大结构示意图；

图4为图1中标记1-夹持模组以及2-视觉引导模组在工作状态时的结构示意图；

图5为图1中标记1-夹持模组的三维结构示意图；

图6为图1中标记1-夹持模组的俯视结构示意图

图7为图1中标记2-视觉引导模组的结构示意图；

图8为图1中标记3-打磨模组的结构示意图；

图9为本发明提供的一种陶瓷片倒角打磨装置的打磨流程示意图；

图10为陶瓷片打磨前状态示意图；

图11为陶瓷片打磨后状态示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-夹持模组，11-陶瓷片载台，12-Z轴调节组件，13-旋转组件，14-Y轴调节组件，15-X轴电机组件；

2-视觉引导模组，21-顶面视觉相机，22-顶面光源，23-正面视觉相机，24-正面光源，25-底面视觉相机，26-底面光源；

3-打磨模组，31-第一伺服电机，32-第二伺服电机，33-打磨头，34-第三伺服电机；

4-工作台。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

本实施例1提供一种陶瓷片倒角打磨装置，如图1-图3所示，包括夹持模组1、视觉引导模组2以及打磨模组3，夹持模组1、视觉引导模组2以及打磨模组3均设置于工作台4上，工作台4用于向夹持模组1运输待加工陶瓷片，其中，参阅图4-图6所示，夹持模组1设置有用于夹持陶瓷片的陶瓷片载台11，陶瓷片载台11具有X方向、Y方向、Z方向以及绕Z轴旋转方向的4个自由度，能自动的将加工陶瓷片移送至视觉引导模组2的拍照位，而视觉引导模组2设置有多维度的视觉相机，当陶瓷片移送至拍照位时，视觉相机同时对陶瓷片的直角轮廓进行拍照取像，获取待打磨陶瓷片的轮廓信息，同时视觉引导模组2将直角轮廓信息发送至外部控制设备，外部控制设备根据轮廓信息模拟一条打磨路径，然后根据拟合出的打磨路径及角度，通过数据传输到打磨模组3实现精确打磨。

其中，参阅图5所示，上述夹持模组1包括Z轴调节组件12、旋转组件13、Y轴调节组件14以及X轴电机组15，陶瓷片载台11设置于旋转组件13的输出端，旋转组件13设置于Z轴调节组件12的输出端，Z轴调节组件12设置于Y轴调节组件14的输出端，Y轴调节组件14设置于X轴电机组15的输出端，X轴电机组15、Y轴调节组件14、Z轴调节组件12、旋转组件13分别调节陶瓷片载台11在X方向、Y方向、Z方向以及绕Z轴旋转方向的自由度。

同时，为了将陶瓷片初步定位定形，参阅图4-图5所示，陶瓷片载台11上设置有用于夹持陶瓷片的X方向和Y方向的定位气缸，当陶瓷片移送至所述陶瓷片载台上时，X方向定位气缸先夹紧陶瓷片一次再松开，用于对陶瓷片进行初步定位，然后再依次夹紧X方向和Y方向的定位气缸，避免陶瓷片上料时出现倾斜的现象，而且，当上述视觉相机对陶瓷片的直角轮廓拍照取像后，陶瓷片载台11退出拍照位，此时陶瓷片载台11将陶瓷片旋转180度后再次将陶瓷片移送至视觉引导模组2的拍照位进行拍照取像，两个方向的拍照取像能更精确确定陶瓷片的位置信息及角度信息。

其中，参阅图4和图7所示，上述视觉引导模组2包括顶面视觉相机21、正面视觉相机23以及底面视觉相机25，顶面视觉相机21、正面视觉相机23以及底面视觉相机25分别设置于拍照位的顶面、正面以及底面，用于对陶瓷片的正面、顶面以及顶面进行同时取像，从而获得陶瓷片的清晰3D直角轮廓图像，如图10所示。

同时，上述顶面视觉相机21、正面视觉相机23以及底面视觉相机25的拍摄路径上分别设置有顶面光源22、正面光源24以及底面光源26，对陶瓷片的正面、顶面以及顶面施加相同强度的光源，使不同角度的陶瓷片轮廓亮度一致，便于提高陶瓷片轮廓图像的清晰度。

其中，在本实施例中参阅图8所示，上述打磨模组3包括第一伺服电机31、第二伺服电机32以及第三伺服电机34，第一伺服电机31的输出端连接第三伺服电机34，第三伺服电机34的输出端连接第二伺服电机32，第二伺服电机32的输出端连接打磨头33，通过第一伺服电机31、第二伺服电机32以及第三伺服电机34的协同运动，使打磨头33按照打磨路径及角度实现对陶瓷片的精确打磨，得到如图11所示的陶瓷片倒角。

实施例2

本实施例2为应用于实施例1的一种陶瓷片倒角打磨视觉引导方法，具体包括如下步骤：

S1.产品到位：陶瓷片载台11将待打磨陶瓷片移送至视觉引导模组2的拍照位；

其具体步骤如下：

S11.当陶瓷片载台11感应到待打磨陶瓷片时，X方向定位气缸先夹紧待打磨陶瓷片一次再松开，然后再依次夹紧X方向定位气缸和Y方向定位气缸；

S12.陶瓷片载台11将夹紧的待打磨陶瓷片移送至视觉引导模组2的拍照位。

S2.图像采集：顶面视觉相机21、正面视觉相机23以及底面视觉相机25同时对陶瓷片的直角轮廓进行多维度拍照取像，得到待打磨陶瓷片的多维度直角轮廓图像，视觉引导模组对获取的不同维度的直角轮廓图像进行合并处理，生成待打磨陶瓷片的3D直角轮廓图像，并将处理后得到的3D直角轮廓图像发送至外部控制设备；

在该步骤中，视觉相机对待打磨陶瓷片的直角轮廓拍照取像后，陶瓷片载台11先退出拍照位，陶瓷片载台11会将陶瓷片旋转180度后再次将陶瓷片移送至视觉引导模组的相同拍照位进行拍照取像。

S3.图像轮廓提取：外部控制设备通过Blob分析对3D直角轮廓图像中相同像素的连通域进行分析，经二值化处理后的图像中色斑可认为是blob，Blob分析工具可以从背景中分离出目标，并可以计算出目标的数量、位置、形状、方向和大小，还可以提供相关斑点间的拓扑结构，在处理过程中不是对单个像素逐一分析，而是对图像的行进行操作，图像的每一行都用游程长度编码来表示相邻的目标范围，从而快速高效的获得待打磨陶瓷片的轮廓信息。

S4.生成打磨路径：外部控制设备根据轮廓信息，获取待打磨陶瓷片顶点，并根据顶点信息和打磨量参数，模拟一条打磨路径；

其具体步骤如下：

S41.外部控制设备根据获取的轮廓信息确定待打磨陶瓷片的位置信息及角度信息；

S42.根据获得的位置信息及角度信息获取打磨角度；

S43.外部控制设备同时根据获取的轮廓信息，得到陶瓷片顶点，并根据所获取的顶点和打磨量，模拟一条打磨路径

S5.陶瓷片打磨：打磨模组3根据打磨路径对待打磨陶瓷片进行打磨。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。