本发明专利技术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。本发明专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器视觉领域，特别是涉及一种基于机器视觉的发热丝自动装配装置。
技术介绍
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——发热丝，发热丝的装配质量将直接影响点烟器的成品质量。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。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。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术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。为了实现上述的目的，本专利技术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。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PV1和角度θV1；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PV1为定位基准，绘制L1线段，线段L1位于发热丝的中心舌头上且平行于发热丝的中心舌头；L1和C1相交于P1和P3两点，取P1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Pr2；5）绘制夹芯槽口延长线段L2，夹芯槽口中心点P4，P4在机械手坐标系下位置为Pr4，线段L2和坐标下Vy轴的夹角就是夹芯槽口中心的角度值θV0；6）所述θV0和θV1即为发热丝中心在机械手坐标系下的位置和角度，所述Pr4和θV0即为夹芯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Δp和角度补偿量Δθ。作为优选方案：所述光源采用背光源模式。可以提供发热丝清晰的边界轮廓，有利于提高发热丝中心位置计算的精确度。本专利技术相比于现有技术具有以下有益效果：相比较点烟器的发热丝人工装配过程，本专利技术基于机器视觉的方式，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，可以达到0.1mm和1度以下，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，和人工操作相比，速度更快，效率更高，并通过和外部点焊或者压焊设备的信号交互完成点焊或压焊操作，全过程自动化无人操作，大大减少了废气和金属粉末对人体健康造成的潜在危害。附图说明图1为发热丝自动装配整体布局图。图2为视觉测量系统位置布局图。图3为夹芯结构示意图。图4为发热丝夹芯装配示意图。图5为发热丝和夹芯位置和角度计算图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做一个详细的说明。如图1和图2所示的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1、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，所述光源10采用背光源模式。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。如图5所示，坐标系Vx轴和Vy轴为视觉测量系统下的坐标系，P0为视觉坐标系下的零点，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PV1和角度θV1；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PV1为定位基准，绘制L1线段，线段L1位于发热丝4的中心舌头本文档来自技高网...
【技术保护点】
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（1）、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。...
【技术特征摘要】
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（1）、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...
【专利技术属性】
技术研发人员：卜琰，郭振民，刘军，徐赤，邵斌，祝晓春，丁毅，
申请(专利权)人：杭州自动化技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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