一种基于双目相机的变径旋转点胶装置和校准方法制造方法及图纸

本发明专利技术设计一种基于双目相机的变径旋转点胶装置和点胶针头的校准方法，变径旋转点胶装置包括：控制器、双目相机、固定座、旋转电机、中空减速机、云台，旋转电机驱动云台旋转，云台下方有偏摆电机和伸缩电缸，偏摆电机用于驱动针头在垂直面上摆动偏移，伸缩电缸驱动针头上下移动，双目相机用于拍摄针头的三维空间坐标。装置校准方法包括构建运动模型，修正因加工、装配因素或更换针头导致的针头运动轨迹偏差。本装置满足复杂工件的高精度点胶或多种半径、多种角度自动连续点胶，尤其适用于坡面或锥面点胶。针头的定位速度快、精度高，自动校准更换针头后的位置和角度偏差，对针过程全自动化，大幅提高生产效率。

A diameter changing rotating dispensing device and calibration method based on binocular camera

【技术实现步骤摘要】
一种基于双目相机的变径旋转点胶装置和校准方法
本专利技术涉及一种基于双目相机的变径旋转点胶装置和校准方法，具体为一种基于双目相机的变径旋转点胶装置和基于该装置的装置校准及针头校准方法，属点胶机

技术介绍
点胶机广泛应用于电子电路、精密制造、小型机电设备加工等领域，在某些特定点胶场合，点胶过程中需要使点胶针头与涂敷表面呈固定夹角。当涂敷表面与针头的夹角变化时，点胶机构需及时动态调整姿态，使针头与涂敷表面的夹角始终保持不变，特别在旋转点胶场合，在保证针头夹角稳定的同时，还需要保证针头的旋转半径与设定的需求一致；此外，当点胶针头更换后，由于针头最新工作位置与更换前不尽相同，需要对更换后的针头工作位置进行校准，点胶控制机构越复杂，校准工作越繁琐。目前，针对变径旋转点胶机构的校准方法，尚没有较为完善的方案。中国专利技术专利《CN201910557107点胶机的倾斜旋转装置和具有其的点胶机》和技术专利《CN201821204657一种倾斜旋转点胶装置》公开的用于调节点胶模块的旋转和倾斜角度装置存在的不足之处是：该机构调节无法在调节角度的同时单独调节针头旋转半径，更无法实现装置和针头的自动校准；专利技术专利《CN201910023618倾斜旋转式点胶装置的校准方法》公开的倾斜旋转式点胶装置的校准方法，也无法校准针头的空间位置和倾角等参数。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对
技术介绍
所述不足，设计一种基于双目相机的变径旋转点胶装置和点胶针头的校准方法，是一种基于双目相机的变径旋转点胶装置和基于该装置的装置校准及针头校准方法。本专利技术的技术方案是：一种基于双目相机的变径旋转点胶装置，包括：控制器1、双目相机8、固定座3、旋转电机2、中空减速机9、云台10、偏摆电机4、圆盘曲柄5、连杆6、摇杆7、伸缩电缸12、夹持块13、点胶针筒14、针头15；所述中空减速机9安装在固定座3上，所述旋转电机2与中空减速机9连接，所述云台10沿垂直方向连接在中空减速机9下方，旋转电机2用于驱动云台10在水平面上旋转；所述偏摆电机4固连在云台10下方，云台10下方的一侧设置有铰耳，所述摇杆7呈长条形板状结构，摇杆7的上端与云台10下方的铰耳铰接，所述偏摆电机4的输出轴上安装有圆盘曲柄5，所述连杆6的上下两端分别与圆盘曲柄5和摇杆7铰接，偏摆电机4用于驱动摇杆7绕着云台10下方的铰耳在垂直立面上摆动偏移；所述摇杆7的一侧上方设置有铰轴11，摇杆7的下方设置有滑轨17，所述滑轨17上设置有可沿着滑轨17上下滑动的滑块16，所述夹持块13固连在滑块16上；所述伸缩电缸12上端的缸座与所述铰轴11铰接，伸缩电缸12的下端伸缩杆与所述点胶针筒14连接，点胶针筒14固连在夹持块13中，点胶针筒14的下端连接针头15；伸缩电缸12用于通过夹持块13带动点胶针筒14沿着滑轨17上下伸缩；所述双目相机8垂直于变径旋转点胶装置安装，双目相机8用于拍摄针头15的三维空间坐标；在旋转电机2、偏摆电机4和伸缩电缸12三者之间的行程范围内，设置有零点开关，所述零点开关用于设定工作时的初始位置；所述控制器1用于分别控制：旋转电机2、偏摆电机4、伸缩电缸12、零点开关和双目相机8，实现点胶过程按设定工序运行。基于双目相机的变径旋转点胶装置的装置校准及针头校准方法，包括装置校准和针头校准；所述装置校准用于构建变径旋转点胶装置的运动模型，并通过双目相机8测量多种角度和多种半径的针头三维坐标，再用针头三维坐标修正变径旋转点胶装置因加工、装配因素导致针头15的旋转中心、偏摆角度、伸缩长度偏差；所述装置校准工作设置在变径旋转点胶装置调试完成后或者是变径旋转点胶装置的结构变化后进行，所述针头校准工作设置在更换点针胶筒14和/或更换针头15后进行。设定：针头15最下端针尖的三维空间坐标为（x,y,z），针尖旋转半径r，针头与x轴正方向的夹角为θ；由此得到针尖的工艺参数为（x,y,z,r,θ）；所述针尖的三维空间坐标参数通过双目相机测量获取，装置校准和针头校准的参考面设定为与双目相机的安装轴向垂直。具体地，装置校准工作按如下流程分步进行：第一步，标定双目相机系统，具体包括单个相机标定和双目相机标定，构建双目相机的空间位置关系；第二步，获取偏摆/伸缩机构模型算法，建立变径旋转点胶装置模型；第三步，双目相机获取多种角度、多种半径时针头三维数据，得到多组针头三维空间坐标参数；第四步，修正偏摆/伸缩机构模型数据并保存；第五步，保存当前针头数据作为基准，装置校准完成，之后再通过控制器驱动旋转电机、偏摆电机和伸缩电缸三者联动，调准针头位置后实现立体空间的变径旋转点胶。更换点胶针筒和/或针头后，针头的三维空间坐标参数发生改变，针头顶点亦发生改变，因此必须对针头进行校准后才可正常使用。具体地，针头校准工作按如下流程分步进行：第一步，双目相机获取特定位置时针头三维空间坐标；第二步，计算针头角度偏差并修正；第三步，计算针头旋转半径偏差并修正；第四步，计算针头的三维坐标偏差；第五步，将三维坐标偏差更新至加工轨迹。进一步地，执行针头校准前，先判断需要补偿的偏转角和伸缩范围是否在所述变径旋转点胶装置行程范围内，对于在特定角度，若针头的偏差无法通过伸缩轴来补偿，则报警提示手动更新针头姿态，直至可正常执行针头校准。进一步地，对于多种旋转半径和倾角点胶的场合，可在换针前分别记录不同状态下针头的三维空间坐标参数，并在针头更换后分别计算修正公式，实现针头自动校准。本专利技术的优点和有益效果是：（1）通过双目相机捕捉变径旋转装置姿态，修正装置尺寸偏差，提高模型计算准确度。（2）变径旋转点胶装置可满足多种半径、多种角度自动连续点胶，可满足复杂工件的高精度点胶要求，尤其适用于坡面或锥面点胶要求。（3）利用双目相机系统准确定位点胶针头的空间位置和姿态，定位速度快、精度高，可很好的满足变径旋转点胶装置的多种半径、多种角度对针，自动校准更换针头后的位置和角度偏差，且将对针过程全自动化，大幅提高生产效率。附图说明图1是本专利技术实施例“一种基于双目相机的变径旋转点胶装置”结构示意图；图2是针对图1的另一个视角的结构示意图；图3是圆盘曲柄及连杆结构运动模型图一；图4是圆盘曲柄及连杆结构运动模型图二；图5是圆盘曲柄及连杆结构运动模型图三；图6是圆盘曲柄及连杆结构运动模型图四；图7是针头伸缩运动模型图；图8是装置校准流程图；图9是针头校准流程图；图10是点胶过程中针头与涂胶姿态示意图，按要求针头始终与涂胶的胶面垂直。附图中的标记说明：图1~图2中：1—控制器，2—旋转电机，3—固定座，4—偏摆电机，5—圆盘曲柄，6—连杆，7—摇杆，8—双目相机，9—中空减速机，10—云台，11—铰轴，12—伸缩电缸，13—夹持块，14—点胶针筒，15—针头，16—滑块，17—滑轨。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双目相机的变径旋转点胶装置，其特征在于：包括：控制器（1）、双目相机（8）、固定座（3）、旋转电机（2）、中空减速机（9）、云台（10）、偏摆电机（4）、圆盘曲柄（5）、连杆（6）、摇杆（7）、伸缩电缸（12）、夹持块（13）、点胶针筒（14）、针头（15）；所述中空减速机（9）安装在固定座（3）上，所述旋转电机（2）与中空减速机（9）连接，所述云台（10）沿垂直方向连接在中空减速机（9）下方，旋转电机（2）用于驱动云台（10）在水平面上旋转；所述偏摆电机（4）固连在云台（10）下方，云台（10）下方的一侧设置有铰耳，所述摇杆（7）呈长条形板状结构，摇杆（7）的上端与云台（10）下方的铰耳铰接，所述偏摆电机（4）的输出轴上安装有圆盘曲柄（5），所述连杆（6）的上下两端分别与圆盘曲柄（5）和摇杆（7）铰接，偏摆电机（4）用于驱动摇杆（7）绕着云台（10）下方的铰耳在垂直立面上摆动偏移；/n所述摇杆7的一侧上方设置有铰轴（11），摇杆（7）的下方设置有滑轨（17），所述滑轨（17）上设置有滑块（16），所述滑块（16）上固连有夹持块（13）；所述伸缩电缸（12）上端的缸座与所述铰轴（11）铰接，伸缩电缸（12）的下端伸缩杆与所述点胶针筒（14）连接，点胶针筒（14）固连在夹持块（13）中，点胶针筒（14）的下端连接针头（15）；伸缩电缸（12）用于通过夹持块（13）带动点胶针筒（14）沿着滑轨（17）上下伸缩；/n所述双目相机（8）用于拍摄针头（15）的三维空间坐标；在旋转电机（2）、偏摆电机（4）和伸缩电缸（12）三者之间的行程范围内设置有零点开关，所述零点开关用于设定工作时的初始位置；/n所述控制器（1）用于分别控制：旋转电机（2）、偏摆电机（4）、伸缩电缸（12）、零点开关和双目相机（8），实现点胶过程按设定工序运行。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于双目相机的变径旋转点胶装置，其特征在于：包括：控制器（1）、双目相机（8）、固定座（3）、旋转电机（2）、中空减速机（9）、云台（10）、偏摆电机（4）、圆盘曲柄（5）、连杆（6）、摇杆（7）、伸缩电缸（12）、夹持块（13）、点胶针筒（14）、针头（15）；所述中空减速机（9）安装在固定座（3）上，所述旋转电机（2）与中空减速机（9）连接，所述云台（10）沿垂直方向连接在中空减速机（9）下方，旋转电机（2）用于驱动云台（10）在水平面上旋转；所述偏摆电机（4）固连在云台（10）下方，云台（10）下方的一侧设置有铰耳，所述摇杆（7）呈长条形板状结构，摇杆（7）的上端与云台（10）下方的铰耳铰接，所述偏摆电机（4）的输出轴上安装有圆盘曲柄（5），所述连杆（6）的上下两端分别与圆盘曲柄（5）和摇杆（7）铰接，偏摆电机（4）用于驱动摇杆（7）绕着云台（10）下方的铰耳在垂直立面上摆动偏移；
所述摇杆7的一侧上方设置有铰轴（11），摇杆（7）的下方设置有滑轨（17），所述滑轨（17）上设置有滑块（16），所述滑块（16）上固连有夹持块（13）；所述伸缩电缸（12）上端的缸座与所述铰轴（11）铰接，伸缩电缸（12）的下端伸缩杆与所述点胶针筒（14）连接，点胶针筒（14）固连在夹持块（13）中，点胶针筒（14）的下端连接针头（15）；伸缩电缸（12）用于通过夹持块（13）带动点胶针筒（14）沿着滑轨（17）上下伸缩；
所述双目相机（8）用于拍摄针头（15）的三维空间坐标；在旋转电机（2）、偏摆电机（4）和伸缩电缸（12）三者之间的行程范围内设置有零点开关，所述零点开关用于设定工作时的初始位置；
所述控制器（1）用于分别控制：旋转电机（2）、偏摆电机（4）、伸缩电缸（12）、零点开关和双目相机（8），实现点胶过程按设定工序运行。


2.采用权利要求1所述一种基于双目相机的变径旋转点胶装置的校准方法，其特征在于：包括装置校准和针头校准方法，所述装置校准用于构建变径旋转点胶装置的运动模型，并通过双目相机（8）测量多种角度和多种半径的针头三维坐标，再用针头三维坐标修正变径旋转点胶装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，徐琦，邱浩波，叶凯，蔡仁树，
申请(专利权)人：武汉比天科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42