一种用于笔记本电池自动装盒的视觉检测和控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于笔记本电池自动装盒的视觉检测和控制方法，其特征是利用安装在传输带上方的CCD摄像头拍摄笔记本电池图像，运用视觉检测算法，确定笔记本电池在传输带上的具体位置和方向，进而控制机械手运动来抓取笔记本电池，然后，利用扭转台上方的CCD摄像头拍摄从电池卡槽中心矩形孔洞发出的可见光图像，利用图像处理算法，确定当前电池要放的槽的位置及正负极的放置方向，通过扭转机构，将笔记本电池正负极依次对接排列，最后通过机械手将排列好的笔记本电池自动装入电池盒内。本发明利用视觉检测原理，具有方法简单，检测精度高，控制环节自动化程度高的优点。
【专利说明】一种用于笔记本电池自动装盒的视觉检测和控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种自动化生产线，特别是一种零散的合成快速组装的自动化生产线，属于机电控制领域。
【背景技术】
[0002]随着世界工商业进程的不断发展，人类日益增长的物质文化需求同落后的社会生产之间的矛盾日益增加，科技的进去将决定着社会的进步。各种品牌的笔记本的喷井式出现，加剧了各商家的竞争。提高产品质量，增快生产效率将决定着商家在竞争中获得主动。
[0003]经检索发现，目前国内笔记本电池的组装基本为手工作业，而手工作业存在的主要问题有:生产效率低而且质量不稳定，另外由于大量重复、单调的操作会使人感到枯燥、疲劳，极易发生装配错误。如果发生错误不仅会影响电池的质量，还会产生售后的不必要后果。并且如今人力劳动的高成本也是不可改变的事实。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服国内以手工作业为主的笔记本电池组装方法的不足，提供一种利用视觉检测原理、方法简单、检测精确高、控制环节自动化程度高的用于笔记本电池自动装盒的视觉检测和控制方法。
[0005]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0006](I)本发明采用机器视觉技术，提出一种用于笔记本电池自动装盒的视觉检测和控制方法，克服了手工操作生产效率低、质量不稳定、装配错误的弊端，提高了笔记本电池安装的自动化水平和效率。
[0007](2)利用两个CXD摄像头，分别用于计算生产线上笔记本电池的中心坐标和确定笔记本电池应当放置的位置，进而实现了笔记本电池的自动装盒，提高了笔记本电池自动装盒的精度和可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是工作台示意图；
[0009]图2是扭转台初始位置平面示意图；
[0010]图3是笔记本电池旋转之后的位置示意图；
[0011]图4包括图4 Ca)和4 (b)是求解极角的坐标变换示意图；
[0012]图5是整体工作流程图。
[0013]图中:1_传送台；2_笔记本电池；3-机械手Jl ;4_CCD摄像头Cl ;5_工位A;6_磁性吸盘Xl ；7-工装台V ；8电池盒；9_机械手J2 ； 10-扭转台B ; 11-磁性吸盘X2 ; 12-CCD报像头C2 ; 13-卡槽Kl ;14卡槽K2 ;15_卡槽K3 ;16_卡槽K4 ;17_卡槽K5 ;18_卡槽K6 ;19_旋转轴Zl ；20-旋转轴Z2 ；21-卡槽中间孔洞。【具体实施方式】:
[0014]如图5所示，本发明用于笔记本电池自动组装的视觉检测和控制方法包括以下步骤:
[0015]分别在生产线工位A正上方及电池卡槽K3和K4中间正上方安装CXD摄像头C1和CXD摄像头C2，在平行与生产线的扭转台B上设置六个电池卡槽K1, K2, K3, K4, K5, K6，六个电池卡槽的中心底部开设矩形孔洞，在每一电池卡槽下方分别放置朝上照射的白色可见光源，电池卡槽K1和K2连接为一体，电池卡槽K3和K4连接为一体，电池卡槽K5和K6连接为一体，在卡槽K3左下角垂直于扭转台B设置一旋转轴Z1，在K4右上角垂直于扭转台B设置一旋转轴Z2，K2和K3经旋转轴Z1相连，使得K1, K2可绕Z1逆时针旋转180度，K4和K5经旋转轴Z2相连，K5, K6可绕Z2逆时针旋转180度。具体布置如图1-图3所示。 [0016]CXD摄像头C1负责生产线上笔记本电池图像的采集，CXD摄像头C2负责扭转台B上6个卡槽及其中心白色可见光图像的采集，机械手J1和机械手J2末端分别带有长方体形凹槽状磁性吸盘X1和X2，机械手J1负责将一节电池从生产线上抓取后并放到扭转台上的卡槽内，机械手J2负责将扭转后扭转台B上的六节电池一起抓取后放置到笔记本的电池盒内，电池盒放置在扭转台B旁的工装台V上，以后步骤如下:
[0017]步骤一:利用CXD摄像头C1拍照提取生产线上工位A处的笔记本电池的中心坐标及方向彳目息，并控制机械手Ji抓取电池
[0018](I)采用一种改进的Roberts边缘算法检测笔记本电池图像的边缘
[0019]首先，以CXD摄像头C1拍摄生产线工位A处笔记本电池的图像，在图像的左下点为原点O1建立直角坐标系iOij，采用3X3的检测窗口遍历整张图像，在8连通像素邻域内，分别计算水平方向，垂直方向，135度方向和45度方向上的梯度值，其中，水平方向上的梯度值为:Po[i，j] = I1E1-1, jMJi+l，」] I，垂直方向上的梯度值为:P9Q[i，j] = I H度方向上的梯度值为:P135[i，j] = 2父(11[卜1，」-1]-11[1+1，」+1])|，45度方向上的梯度值为屮45[^ =
2X (I^i+l,j+1])，式中I1 [i，j]代表采集的原始图像中第i行、第j列像
素的灰度值，1=0,1,2,...，398，或 399，j=0，l，2，...，298，或 299，
[0020]其次,计算8连通像素邻域内总的梯度值M[i, j]，M[i, j] = P0[i, j]+P90[i, j] +P135[i，j]+P45[i，j]，并将其与设定的阈值τ进行比较，得到二值化后边缘图像的灰度值
【权利要求】
1.一种用于笔记本电池自动组装的视觉检测和控制方法，其特征在于，分别在生产线工位A正上方及电池卡槽K3和K4中间正上方安装CXD摄像头C1和CXD摄像头C2,在平行与生产线的扭转台B上设置六个电池卡槽K1, K2, K3, K4, K5, K6,以及械手J1和机械手J2，六个电池卡槽的中心底部开设矩形孔洞，在每一电池卡槽下方分别放置朝上照射的白色可见光源，电池卡槽K1和K2连接为一体，电池卡槽K3和K4连接为一体，电池卡槽K5和K6连接为一体，在卡槽K3左下角垂直于扭转台B设置一旋转轴Z1，在K4右上角垂直于扭转台B设置一旋转轴Z2，K2和K3经旋转轴Z1相连，使得K1, K2可绕Z1逆时针旋转180度，K4和K5经旋转轴Z2相连，K5, K6可绕Z2逆时针旋转180度，具体步骤如下: 步骤一:利用CXD摄像头C1拍照提取生产线上工位A处的笔记本电池的中心坐标及方向息，并控制机械手J1抓取电池 (1)采用一种改进的Roberts边缘算法检测笔记本电池图像的边缘； (2)通过Hough变换计算上述工位A处笔记本电池的柱体轴线的极角Θ； (3)坐标转换 将原始坐标系⑴“中的任一点坐标[i，j]转换到新的坐标系中i' O1J^，并计算其新的坐标值[i'，_Τ ]，具体计算公式如下: 首先，当
2.如权利要求1所述的用于笔记本电池自动组装的视觉检测和控制方法，其特征是:CXD摄像头C1负责生产线上笔记本电池图像的采集，CXD摄像头C2负责扭转台B上六个卡槽及其中心白色可见光图像的采集，机械手J1和机械手J2末端分别带有长方体形凹槽状磁性吸盘X1和X2，机械手J1负责将一节电池从生产线上抓取后并放到扭转台上的卡槽内，机械手J2负责将扭转后扭转台B上的六节电池一起抓取后放置到笔记本的电池盒内，电池盒放置在扭转台B旁的工装台V上。
3.如权利要求1所述的用于笔记本电池自动组装的视觉检测和控制方法，其特征是:步骤一的(I)中所述采用改进的Roberts边缘算法检测笔记本电池图像的边缘，具体步骤如下: 首先，以C⑶摄像头C1拍摄生产线工位A处笔记本电池的图像，在图像的左下点为原点O1建立直角坐标系iOd，采用3X3的检测窗口遍历整张图像，在8连通像素邻域内，分别计算水平方向，垂直方向，135度方向和45度方向上的梯度值，其中，水平方向上的梯度值为:PQ[i，j] = I1L1-1, Jl-11 [i+1, j] I,垂直方向上的梯度值为:P9Q[i，j] = I1Li, J-U-11 [i, j+1] 1,135度方向上的梯度值为:P135[i，j] = 2X(11[卜1，」-1]-11[1+1，」+1])|，45度方向上的梯度值为屮45[^ =2X (I^i+l,j+1]) I，式中Ui，j]代表采集的原始图像中第i行、第j列像素的灰度值，1=0,1,2,...，398，或 399，j=0，l，2，...，298，或 299，其次，计算8连通像素邻域内总的梯度值M[i, j]，M[i, j] = P0[i, j]+P90[i, j]+P135[i,j]+P45[i，j]，并将其与设定的阈值τ进行比较，得到二值化后边缘图像的灰度值C[i，j]，
4.如权利要求1所述的用于笔记本电池自动组装的视觉检测和控制方法，其特征是:步骤一的(2)中所述通过Hough变换计算上述工位A处笔记本电池的柱体轴线的极角θ ,具体步骤如下:首先，将以O1为原点的直角坐标系转变为以O1为原点的极坐标系,设P为极径，α为极角，P和α均为自然数，P等于0，1，...，498，或499，α等于0，1，…，178，或179，分别在其最大值和最小值之间建立一个离散的参数空间； 其次，建立一个二维数组的累加器Ν[ P ] [ α ]，并置数组中每个元素为O ;然后，对边缘图像C[i，j]上的每一边缘点，即边缘图像灰度值为I的像素点，作Hough变换，计算出该点在极坐标系上的对应曲线，并在相应的累加器上加1，即N[P][α ]=N[ P ] [ α ]+1， 最后，找出对应(x，y)坐标系上共线点的累加器的局部极大值，这个值提供了(x，y)坐标平面上共线点直线的参数(Ptl, a)，即为共线点最多的直线的极角，因为电池两根棱线HR和GP的长度最长，因此，共线点最多的线段必定是HR或GP中的一条，又因为HR和GP平行，又跟电池柱体轴线L1L2平行，因此，电池柱体轴线L1L2的极角Θ = α『
5.如权利要求1所述的用于笔记本电池自动组装的视觉检测和控制方法，其特征是:步骤二的(3)中所述计算图像中笔记本电池中心点横坐标，具体步骤如下: f按照f=_199，-198，...0，1，2，...，198，或199依次取值，当f满足下述条件:F2 [f+2]-F2[f]≤15&&F2[f+2]≤25&&F2[f]≤5，则表明已经检测到图像的第一次上升边沿坐标，用变量G纪录当前的横坐标f，并令G = f,继续给f赋值,当f满足下述条件:F2[f]-F2[f+2]≥15&&F2[f]≥25&&F2[f+2] ≤ 5，则表明已经检测到图像的第一次下降边沿坐标，停止给f赋值，用变量G'纪录当前的横坐标f，并令G' = f，则笔记本电池矩形卡槽1(4中间矩形孔洞在图像中宽度值(V =G' -G，单位为像素，利用直尺直接测量笔记本电池矩形卡槽中间矩形孔洞宽度为Cltl，卡槽K1和K2中间矩形孔洞中心之间的距离为I1，卡槽K2和K3中间矩形孔洞中心之间的距离为I2，卡槽K3和K4中间矩形孔洞中心之间的距离为I3，卡槽K4和K5中间矩形孔洞中心之间的距离为I4，卡槽KjPK6中间矩形孔洞中心之间的距离为15，d0, I1,12、13、I4和I5的单位均为毫米；经计算可知，图像中卡槽K1和K2中间矩形孔洞中心之间的 距离
【文档编号】G05B19/418GK103745471SQ201410010979
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】孙伟, 杨松, 张小瑞, 陈刚, 刘云平, 胡凯 申请人:南京信息工程大学