零件定位識別處理系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，特別是零件定位識別處理系統(tǒng)，主要應(yīng)用于工廠流水線作業(yè)中零件的分類處理和零件抓取插入。
背景技術(shù)：
隨著計算機視覺技術(shù)和計算機圖形學(xué)的發(fā)展及計算機性能的提高，使用機器人實現(xiàn)工廠流水線作業(yè)成為可能，利用計算機視覺和計算機圖形結(jié)合，解決零件的識別分類，將不合格品剔除選擇合格品進入流水線，定位PCB板位置，將機器手臂抓取的零件插入相應(yīng)端口。
在現(xiàn)在工廠作業(yè)中，機器人已經(jīng)在很多領(lǐng)域代替人工操作，既節(jié)省了成本又可實現(xiàn)不間斷作業(yè)，提高生產(chǎn)效率。那么正確率和操作速度則是兩個重要的評價標(biāo)準(zhǔn)。一方面工廠流水線將操作分解為多個可并行處理的操作，每個簡單操作都有其限定的最晚完成時間，不能因為其中的某些操作影響整體的速度，生產(chǎn)效率下降則會大大影響利潤。另一方面用機器人代替人工操作，需要在保證產(chǎn)品的正確率，否則使用機器人實現(xiàn)流水化作業(yè)，則顯得毫無意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種零件定位識別處理系統(tǒng)，滿足工廠流水線時間要求，實現(xiàn)選取合格零件準(zhǔn)確插入端口的操作。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：零件定位識別處理系統(tǒng)，包括：
圖像采集模塊，用于控制兩臺相機采集mark點區(qū)域圖片，一臺相機加一個環(huán)形光源采集零件圖片；
PCB板定位模塊，用于識別圖片中mark點確定PCB板位置；
坐標(biāo)定位模塊，通過提取到圖片中的mark點位置確定PCB板的位置，從而給出機械手臂的移動距離；
機械手臂抓取模塊，用于機械手抓取零件以及將零件插入到相應(yīng)的端口；
零件識別模塊，用于將對應(yīng)采集到的零件圖片進行識別，判斷是否為合格品，是否可以進入流水線作業(yè)。
所述的圖像采集模塊中，一臺相機固定在流水線上，另一臺安裝在機械手臂上，安裝在機械手臂上的相機隨著機械手臂的運動而運動，兩臺相機分別采集兩個mark點的圖片。
所述的PCB板定位模塊中，采集到的mark點的圖片，根據(jù)mark點的形狀來識別mark點，用mark點的中心圖像坐標(biāo)作為mark點的圖像坐標(biāo)。
所述的坐標(biāo)定位模塊，在生產(chǎn)線中，先測量得到固定的照像機的世界坐標(biāo)和攝像機坐標(biāo)；得到其中一個mark點世界坐標(biāo)和攝像機坐標(biāo)。
所述的安裝在機械手臂上的相機，機械手臂移動到固定的地方拍照，測量出該時刻的世界坐標(biāo)和攝像機坐標(biāo)，確定另一個mark點世界坐標(biāo)和攝像機坐標(biāo)。
通過mark點坐標(biāo)確定PCB板坐標(biāo)，結(jié)合當(dāng)前機械手臂的坐標(biāo)確定機械手臂的移動距離。
所述的機械手臂抓取模塊，利用機械手臂從物料盒中抓取零件，保持引腳朝下，移動到PCB板上方，按壓進入相應(yīng)端口。
所述的零件識別模塊，識別圖片中零件引腳，通過面積大小和引腳成像距離以及引腳之間的距離判斷零件是否為合格品，即能否流入流水線。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
1、本發(fā)明通過兩臺相機分別采集mark點區(qū)域圖片，識別后通過PCB板定位模塊確定PCB板位置，通過坐標(biāo)定位模塊確定機械手臂的移動距離，在通過機械手臂抓取模塊將零件快速抓取并插入到相應(yīng)端口，并對零件進行識別，實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確地對零件定位識別抓取插入等操作，滿足工廠流水線時間要求，實現(xiàn)選取合格零件插入端口的操作。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的左視結(jié)構(gòu)示意圖；
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的描述，但本發(fā)明的保護范圍不局限于以下所述。
如圖1和圖2所示，
零件定位識別處理系統(tǒng)，包括：
圖像采集模塊，用于控制兩臺相機采集mark點區(qū)域圖片，一臺相機加一個環(huán)形光源采集零件圖片；
PCB板定位模塊，用于識別圖片中mark點確定PCB板位置；
坐標(biāo)定位模塊，通過提取到圖片中的mark點位置確定PCB板的位置，從而給出機械手臂的移動距離；
機械手臂抓取模塊，用于機械手抓取零件以及將零件插入到相應(yīng)的端口；
零件識別模塊，用于將對應(yīng)采集到的零件圖片進行識別，判斷是否為合格品，是否可以進入流水線作業(yè)。
所述的圖像采集模塊中，一臺相機固定在流水線上，另一臺安裝在機械手臂上，安裝在機械手臂上的相機隨著機械手臂的運動而運動，兩臺相機分別采集兩個mark點的圖片。
所述的PCB板定位模塊中，采集到的mark點的圖片，根據(jù)mark點的形狀來識別mark點，用mark點的中心圖像坐標(biāo)作為mark點的圖像坐標(biāo)。
所述的坐標(biāo)定位模塊，在生產(chǎn)線中，先測量得到固定的照像機的世界坐標(biāo)和攝像機坐標(biāo)；得到其中一個mark點世界坐標(biāo)和攝像機坐標(biāo)。
所述的安裝在機械手臂上的相機，機械手臂移動到固定的地方拍照，測量出該時刻的世界坐標(biāo)和攝像機坐標(biāo)，確定另一個mark點世界坐標(biāo)和攝像機坐標(biāo)。
通過mark點坐標(biāo)確定PCB板坐標(biāo)，結(jié)合當(dāng)前機械手臂的坐標(biāo)確定機械手臂的移動距離。
所述的機械手臂抓取模塊，利用機械手臂從物料盒中抓取零件，保持引腳朝下，移動到PCB板上方，按壓進入相應(yīng)端口。
所述的零件識別模塊，識別圖片中零件引腳，通過面積大小和引腳成像距離以及引腳之間的距離判斷零件是否為合格品，即能否流入流水線。
本發(fā)明的工作原理是：
一、首先對于硬件設(shè)備，選定空間某一點建立世界坐標(biāo)系，以該點為原點，確定其他位置的坐標(biāo)。對于固定于流水線中的照相機，測量得到世界坐標(biāo)，對于移動的照相機，得到拍照時的世界坐標(biāo)。
二、兩臺相機對PCB板的兩個mark點位置拍照，這樣一次即可得PCB板的位置，很短的時間內(nèi)再次同時拍照，又一次得到PCB板的位置，取兩次的平均值。采用兩次定位可以提高定位的準(zhǔn)確性。
三、對于PCB板照片處理：1)將圖片尺寸統(tǒng)一，方便后續(xù)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。2)在圖片中尋找mark點，有圓形和方形，由于PCB板中有多個圓形和方形，我們只需要其中的兩個即可。在不同的PCB板中，我們根據(jù)PCB板的位置選擇其中的兩個來給PCB板定位。使用cvSmooth()函數(shù)和cvHoughCircles()函數(shù)來找到圓形mark點，其中cvHoughCircles()函數(shù)中設(shè)定圓的半徑大小來找到最小的中心圓，從而得到圓心坐標(biāo)。對于方形mark點，采用兩個向量之間的夾角余弦接近0判斷兩個向量之間的夾角為90°，取cosθ≤a(a＝0.05)，即認為夾角為直角。然后設(shè)定正方形的邊長得到正方形mark點。如果相片識別效果不理想，可以先將圖片二值化，即可將圖片二值化，或者用cvCanny()將圖片邊緣化處理，得到簡單圖形，這樣可提高識別速度和效率。
四、PCB板定位：
像素坐標(biāo)(u,v)，成像坐標(biāo)中心坐標(biāo)(uo,vo)，圖像坐標(biāo)(x,y)，攝像機坐標(biāo)系(xc,yc,zc)，世界坐標(biāo)系(xw,yw,zw)。
根據(jù)兩個mark點中心坐標(biāo)確定PCB板位置，確定相關(guān)關(guān)系為dx代表x軸方向一個像素的寬度，dy代表y軸方向上一個像素的寬度。dx、dy為攝像機的內(nèi)參數(shù)。
圖像坐標(biāo)與攝像機坐標(biāo)關(guān)系
攝像機坐標(biāo)與世界坐標(biāo)關(guān)系
其中R是3×3正交單位矩陣，t是3維平移向量，0＝(0,0,0)T，M1是兩個坐標(biāo)系之間的聯(lián)系矩陣。
圖像坐標(biāo)與世界坐標(biāo)關(guān)系
其中s'表示因攝像機成像平面坐標(biāo)軸相互不正交引出的傾斜因子(skew factor)。
五、零件識別模塊：
1、首先已知合格品的成像，如合格零件引腳的成像面積大小和引腳成像長度以及相鄰引腳之間的距離等參數(shù)；
2、由于零件引腳較小，需要精度高的相機，用環(huán)形光源打光，這樣得到的圖片中引腳的金屬部分會相對于周圍的部分更亮，在圖片中識別零件引腳，與PCB板的mark點識別類似，但是要調(diào)節(jié)參數(shù)，識別的區(qū)域比零件引腳成像的區(qū)域稍大；
3、計算零件成像面積和引腳成像距離以及引腳之間距離；
4、判斷零件引腳成像部分的面積大小以及同一零件引腳之間的距離與合格品的差值，如果相差一定值則判定為不合格品。
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