CN103612089B - 圆柱体装配件的对中装配方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种圆柱体装配件的对中装配方法及装置，该对中装配方法包括如下步骤：通过圆柱体装配件的图像确定圆柱体装配件图像的两个斑点的重心G1、G2，并获取两个斑点的重心坐标：G1（x1,y1）,G2（x2,y2）；计算G1、G2连线与坐标轴X轴的夹角A1；通过与圆柱体装配件装配合的装配产品的图像确定拟合直线y，计算该拟合直线与坐标轴X轴的夹角A2；根据夹角A1与夹角A2，求解出夹角A1与夹角A2之间的夹角差dA，根据夹角差dA获得圆柱体装配件装配到装配产品中所需调节的装配角度A3；根据装配角度A3调节圆柱体装配件，并将圆柱体装配件装配到装配产品中。该方法操作简单且可有效提高圆柱体装配件的装配角度，以方便更好的对中装配。
Description
技术领域
本发明涉及自动化装配及检测领域，尤其涉及一种圆柱体装配件的对中装配方法及装置。
背景技术
随着电子技术、计算机技术及图像处理技术的发展，工业相机和图像处理技术日趋成熟，逐步应用于精密装配认栽，并取得***的成果。在现有的相机自动装配一体中，采用传统的图像匹配方法，难以准确识别出圆柱体装配件的圆心，无法准确定位，使其装配精度较低，影响装配效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对传统的图像匹配方法导致圆柱体装配件的装配精度较低的不足，提供一种简单、能够实现高精度对中装配的圆柱体装配件的对中装配方法及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种圆柱体装配件的对中装配方法，包括如下步骤：
S1：通过圆柱体装配件的图像确定所述圆柱体装配件图像的两个斑点的重心G1、G2，并获取所述两个斑点的重心坐标：G1（x1,y1）,G2（x2,y2）；计算G1、G2连线与坐标轴X轴的夹角A1；
S2：通过与所述圆柱体装配件装配合的装配产品的图像确定拟合直线y，计算该拟合直线与坐标轴X轴的夹角A2；
S3：根据所述夹角A1与所述夹角A2，求解出夹角A1与夹角A2之间的夹角差dA，根据夹角差dA获得所述圆柱体装配件装配到所述装配产品中所需调节的装配角度A3；
S4：根据所述装配角度A3调节所述圆柱体装配件，并将所述圆柱体装配件装配到所述装配产品中。
优选地，所述步骤S4之后还包括步骤S5：通过装配后的圆柱体装配件的图像确定所述圆柱体装配件的圆心O1，并获取其坐标：O1（x3,y3）；通过装配后的装配产品的图像确定所述装配产品的圆心O2，并获取其坐标O2（x4,y4）；使用机械手调节所述圆柱体装配件的圆心O1（x3,y3）与所述装配产品的圆心O2（x4,y4）重合，以完成圆柱体装配件的装配。
优选地，所述夹角A1按以下公式（1）获得：
A1=atan((y1-y2)/(x1-x2))（1）；
所述拟合直线按以下公式（2）获得：
y=ax+b（2）；
所述夹角A2按以下公式（3）获得：
A2=atan(a)（3）；
所述夹角差dA按以下公式（4）获得：
dA=A1-A2（4）；
所述装配角度A3按以下公式（5）获得：
A3=dA-ASL（5）；
其中，ASL为客户自定义的安装要求角度。
优选地，在步骤S1之前还包括：采集圆柱体装配件的图像以及采集与所述圆柱体装配件配合的装配产品的图像。
优选地，在步骤S5之前还包括：采集装配后的圆柱体装配件的图像以及采集装配后的与所述圆柱体装配件配合的装配产品的图像。
本发明还提供一种圆柱体装配件的对中装配装置，包括：
图像处理模块：用以通过圆柱体装配件的图像确定所述圆柱体装配件图像的两个斑点的重心G1、G2，并获取所述两个斑点的重心坐标：G1（x1,y1）,G2（x2,y2）；以及用以通过与所述圆柱体装配件装配合的装配产品的图像确定拟合直线；
角度运算模块：用以计算G1、G2连线与坐标轴X轴的夹角A1；计算所述拟合直线与坐标轴X轴的夹角A2；并根据所述夹角A1与所述夹角A2，求解出夹角A1与夹角A2之间的夹角差dA，所述夹角差，根据夹角差dA获得所述圆柱体装配件装配到所述装配产品中所需调节的装配角度A3；
装配模块：用以根据所述装配角度A3调节所述圆柱体装配件，并将所述圆柱体装配件装配到所述装配产品中。
优选地，所述的图像处理模块还用于通过装配后的圆柱体装配件的图像确定所述圆柱体装配件的圆心O1，并获取其坐标：O1（x3,y3）；通过装配后的装配产品的图像确定所述装配产品的圆心O2，并获取其坐标O2（x4,y4）；所述装配模块还用以调节所述圆柱体装配件的圆心O1（x3,y3）与所述装配产品的圆心O2（x4,y4）重合，以完成圆柱体装配件的装配。
优选地，还包括图像采集模块，用以采集圆柱体装配件的图像以及采集与所述圆柱体装配件配合的装配产品的图像，并采集装配后的圆柱体装配件的图像以及采集装配后的与所述圆柱体装配件配合的装配产品的图像。
优选地，所述图像采集模块包括照相机或摄像机。
优选地，所述装配模块包括机械手。
本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明适用于圆柱体装配件的装配，通过圆柱体装配件图像的两个斑点重心的坐标G1、G2的连线与待装配产品的拟合直线的角度差，以获得装配的精确角度，更好地对中装配；此外，在获得精确的装配角度后，通过调节装配后的装配件的圆心O1与装配产品的圆心O2，使其圆心重叠，以实现进一步高精度对中装配，简单可靠。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明圆柱体装配件的对中装配方法的流程图。
图2是本发明圆柱体装配件的对中装配装置的结构示意图。
图中：10、图像采集模块；20、图像处理模块；30、角度运算模块；40、装配模块。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明提供一种圆柱体装配件的对中装配方法，其中，该圆柱体装配件是指形状为圆柱体的，其图像具有两个或两个以上的装配件。该与圆柱体装配件配合的装配产品上设有与装配件匹配的圆柱形通孔。该对中装配方法包括如下步骤：
S0:采集圆柱体装配件的图像以及采集与圆柱体装配件配合的装配产品的图像；该圆柱体装配件的图像以及装配产品的图像由图像采集模块10进行采集，圆柱体装配件以及装配产品在图像采集完成后不再移动，以免与采集的图像位置不对应；若圆柱体装配件或装配产品在图像采集后还发生位置变动，则需重新进行采集。该图像采集模块10可包括相机或摄像机，一般来说，图像采集模块10与装配产品之间相对固定，以避免发生位移或晃动影响圆柱体装配件的装配。
S1：通过图像处理模块20进行处理，从采用到的圆柱体装配件的图像中，获取并确定该圆柱体装配件图像的两个斑点（Blob分析中的两个Blob），并找到该两个斑点的重心G1、本发明适用于圆柱体装配件的装配，通过圆柱体装配件图像的两个斑点重心的坐标G1、G2的连线与等装配产品的拟合直线的角度差，以获得装配的精确角度，更好地对中装配。
S2：与圆柱体装配件配合的装配产品一般有一外壳，其外壳内设有与圆柱体装配件配合的圆柱体通孔，在使用图像采集模块10采集到装配产品的图像后，经图像处理模块20建立有坐标轴（X轴与Y轴），该装配产品的图像中的外壳中任选两个端点上可确定一条拟合直线y=ax+b，利用角度运算模块30根据公式A2=atan(a)计算该拟合直线与坐标轴X轴的夹角A2。
S3：利用角度运算模块30根据圆柱体装配件的夹角A1与装配产品的夹角A2，根据夹角差公式dA=A1-A2求解出夹角A1与夹角A2之间的夹角差dA。再利用装配角度公式A3=dA-ASL,其中，ASL为客户自定义的安装要求角度，获得圆柱体装配件装配到装配产品中所需调节的装配角度A3。一般来说，步骤S3中的装配角度A3的数值可以可在-180度到+180度之间。若装配角度A3取值为0时，则说明当前圆柱体装配件与装配产品的通孔之间的位置正相对，圆柱体装配件不需转动装配角度即可直接装入到装配产品中。正负值的装配角度A3，分别指正反方向转动调节其角度。
S4：步骤S3中角度运算模块30将计算出的装配角度A3进行处理后生成相应的指令发送给装配模块40，装配模块40指令到该指令后根据装配角度A3调节该圆柱体装配件，并将该圆柱体装配件使用装配模块40装配到装配产品中，将圆柱体装配件按调整好的装配角度装配至产品中，使其实现准确定位，从而保证其装配精度。其中，装配模块40可以采用机械手，也可以是其他可以将圆柱体装配件装配到装配产品中的设备，该机械手垂直于水平校正中心。
S4.0：为了进一步控制该圆柱体装配件的装配精度，采用工业相机将装配后的圆柱体装配件的图像以及采集装配后的与该圆柱体装配件配合的装配产品的图像采集下来，以进行步骤S5。一般来说，由于在装配过程中是将圆柱体装配件采用机械手待装配模块40将其装配到装配产品中，因此在采用图像采集模块10采集到的装配后的装配产品的图像一般与装配前的图像一致，当然，并不排除在装配过程中，该装配产品发生位置转移。
S5：采用图像处理模块20确定装配后的圆柱体装配件的图像中圆柱体装配件的圆心O1，并获取其坐标：O1（x3,y3）。并确定装配后的装配产品的图像中装配产品的圆心O2，并获取其坐标O2（x4,y4）。将圆心O1与圆心O2的坐标位置发送给装配模块40，装配模块40控制使用机械手调节圆柱体装配件的圆心O1（x3,y3）与装配产品的圆心O2（x4,y4）重合，以完成圆柱体装配件的装配。
本方案中，通过采集圆柱体装配件图像的两个斑点重心的坐标G1、G2的连线与待装配产品的拟合直线的角度差，以获得装配的精确角度，更好地对中装配；此外，在获得精确的装配角度后，通过调节装配后的装配件的圆心O1与装配产品的圆心O2，使其圆心重叠，以实现进一步高精度对中装配，简单可靠。
如图2所示，本发明还提供一种圆柱体装配件的对中装配装置，包括：
图像采集模块10，用以采集圆柱体装配件的图像、与圆柱体装配件配合的装配产品的图像、并采集装配后的圆柱体装配件的图像以及采集装配后的与所述圆柱体装配件配合的装配产品的图像。本发明适用其图像上设有圆形的待装配件，其基座上设有至少两个斑点的圆柱体装配件的装配。一般来说，该圆柱体装配件是指形状为圆柱体的，其图像具有两个或两个以上斑点的装配件。该与圆柱体装配件配合的装配产品上设有与装配件匹配的圆柱形通孔。具体地，该图像采集模块10可以是照相机或摄像机，一般来说，在本方案中，采用的是工业相机。
图像处理模块20：用以从采集到的圆柱体装配件的图像中确定圆柱体装配件图像的两个斑点，并确定这两个斑点的重心G1、G2，并获取所述两个斑点的重心坐标：G1（x1,y1）,G2（x2,y2）。该图像处理模块20还用以将图像采集模块10采集到装配产品的图像后，经图像处理模块20建立有坐标轴（X轴与Y轴），该装配产品的图像中的外壳中任选两个端点上可确定一条拟合直线y=ax+b。以便利用该圆柱体装配件图像的两个斑点重心的坐标G1、G2的连线与待装配产品的拟合直线的角度差，以获得装配的精确角度，更好地对中装配。
并且，在将该圆柱体装配件装配到待装配产品后，还需要利用图像处理模块20从图像采集模块10采集到的装配后的圆柱体装配件的图像，确定该圆柱体装配件的圆心O1，并获取其坐标：O1（x3,y3）；从装配后的装配产品的图像，确定该装配产品的圆心O2，并获取其坐标O2（x4,y4），并将采集到的装配后的圆柱体装配件的圆心O1与装配产品的圆心O2的坐标信息发送给装配模块40，以便在获得精确的装配角度后，通过调节装配后的装配件的圆心O1与装配产品的圆心O2，使其圆心重叠，以实现进一步高精度对中装配，简单可靠。
角度运算模块30：用以根据圆柱体装配件的夹角A1与装配产品的夹角A2，根据夹角差公式dA=A1-A2求解出夹角A1与夹角A2之间的夹角差dA。再利用装配角度公式A3=dA-ASL,其中，ASL为客户自定义的安装要求角度，获得圆柱体装配件装配到装配产品中所需调节的装配角度A3。一般来说，步骤S3中的装配角度A3的数值可以可在-180度到+180度之间。若装配角度A3取值为0时，则说明当前圆柱体装配件与装配产品的通孔之间的位置正相对，圆柱体装配件不需转动装配角度即可直接装入到装配产品中。正负值的装配角度A3，分别指正反方向转动调节其角度。
装配模块40：用以将角度运算模块30将计算出的装配角度A3进行处理后生成相应的指令发送给装配模块40，装配模块40指令到该指令后根据装配角度A3调节该圆柱体装配件，并将该圆柱体装配件使用装配模块40装配到装配产品中，将圆柱体装配件按调整好的装配角度装配至产品中，使其实现准确定位，从而保证其装配精度。其中，装配模块40可以采用机械手，也可以是其他可以将圆柱体装配件装配到装配产品中的设备，该机械手垂直于水平校正中心。
该装配模块40在接收到圆柱体装配件的圆心O1（x3,y3）与装配产品的圆心O2（x4,y4）的坐标信息后，控制使用机械手调节圆柱体装配件的圆心O1（x3,y3）与装配产品的圆心O2（x4,y4）重合，以完成圆柱体装配件的装配。以实现在获得精确的装配角度后，通过调节装配后的装配件的圆心O1与装配产品的圆心O2，使其圆心重叠，以实现进一步高精度对中装配的目的。
本发明是通过一个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。
Claims (9)
1.一种圆柱体装配件的对中装配方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：通过圆柱体装配件的图像确定所述圆柱体装配件图像的两个斑点的重心G1、G2，并获取所述两个斑点的重心坐标：G1(x1,y1),G2(x2,y2)；计算G1、G2连线与坐标轴X轴的夹角A1；
S2：通过与所述圆柱体装配件装配合的装配产品的图像确定拟合直线y，计算该拟合直线与坐标轴X轴的夹角A2；
S3：根据所述夹角A1与所述夹角A2，求解出夹角A1与夹角A2之间的夹角差dA，根据夹角差dA获得所述圆柱体装配件装配到所述装配产品中所需调节的装配角度A3；
S4：根据所述装配角度A3调节所述圆柱体装配件，并将所述圆柱体装配件装配到所述装配产品中；
S5：通过装配后的圆柱体装配件的图像确定所述圆柱体装配件的圆心O1，并获取其坐标：O1(x3,y3)；通过装配后的装配产品的图像确定所述装配产品的圆心O2，并获取其坐标O2(x4,y4)；使用机械手调节所述圆柱体装配件的圆心O1(x3,y3)与所述装配产品的圆心O2(x4,y4)重合，以完成圆柱体装配件的装配。
2.根据权利要求1所述的圆柱体装配件的对中装配方法，其特征在于：所述夹角A1按以下公式(1)获得：
A1＝atan((y1-y2)/(x1-x2))(1)；
所述拟合直线按以下公式(2)获得：
y＝ax+b(2)；
所述夹角A2按以下公式(3)获得：
A2＝atan(a)(3)；
所述夹角差dA按以下公式(4)获得：
dA＝A1-A2(4)；
所述装配角度A3按以下公式(5)获得：
A3＝dA-ASL(5)；
其中，ASL为客户自定义的安装要求角度。
3.根据权利要求1所述的圆柱体装配件的对中装配方法，其特征在于：在步骤S1之前还包括：采集圆柱体装配件的图像以及采集与所述圆柱体装配件配合的装配产品的图像。
4.根据权利要求1所述的圆柱体装配件的对中装配方法，其特征在于：在步骤S5之前还包括：采集装配后的圆柱体装配件的图像以及采集装配后的与所述圆柱体装配件配合的装配产品的图像。
5.一种圆柱体装配件的对中装配装置，其特征在于：包括：
图像处理模块(20)：用以通过圆柱体装配件的图像确定所述圆柱体装配件图像的两个斑点的重心G1、G2，并获取所述两个斑点的重心坐标：G1(x1,y1),G2(x2,y2)；以及用以通过与所述圆柱体装配件装配合的装配产品的图像确定拟合直线；
角度运算模块(30)：用以计算G1、G2连线与坐标轴X轴的夹角A1；计算所述拟合直线与坐标轴X轴的夹角A2；并根据所述夹角A1与所述夹角A2，求解出夹角A1与夹角A2之间的夹角差dA，根据所述夹角差dA获得所述圆柱体装配件装配到所述装配产品中所需调节的装配角度A3；
装配模块(40)：用以根据所述装配角度A3调节所述圆柱体装配件，并将所述圆柱体装配件装配到所述装配产品中。
6.根据权利要求5所述的圆柱体装配件的对中装配装置，其特征在于：所述的图像处理模块(20)还用于通过装配后的圆柱体装配件的图像确定所述圆柱体装配件的圆心O1，并获取其坐标：O1(x3,y3)；通过装配后的装配产品的图像确定所述装配产品的圆心O2，并获取其坐标O2(x4,y4)；所述装配模块(40)还用以调节所述圆柱体装配件的圆心O1(x3,y3)与所述装配产品的圆心O2(x4,y4)重合，以完成圆柱体装配件的装配。
7.根据权利要求5所述的圆柱体装配件的对中装配装置，其特征在于：还包括图像采集模块(10)，用以采集圆柱体装配件的图像以及采集与所述圆柱体装配件配合的装配产品的图像，并采集装配后的圆柱体装配件的图像以及采集装配后的与所述圆柱体装配件配合的装配产品的图像。
8.根据权利要求7所述的圆柱体装配件的对中装配装置，其特征在于：所述图像采集模块(10)包括照相机或摄像机。
9.根据权利要求5所述的圆柱体装配件的对中装配装置，其特征在于：所述装配模块(40)包括机械手。
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