一种机器人贴片应用ccd视觉对位算法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种机器人贴片应用CCD视觉对位算 法。
【背景技术】
[0002] 随着工业领域自动化生产的进行，机器视觉以机器人代替人眼的作用，被广泛用 于工况监控，成品检测和质量控制等领域。机器视觉系统为非接触测量，对被观测者都不会 产生任何损伤。从而保证被测产品的可靠性，并且能够提高系统的可靠性。机器视觉系统 具有较宽的光谱响应范围，例如使用红外测量，扩展了视觉范围。机器视觉系统能够长时间 稳定工作，人眼长时间观察对象会产生疲劳，而机器视觉则能够长时间稳定地完成测量、分 析和识别任务。
[0003] 目前的高精度机器人贴片装置其采用的CCD视觉对位算法其在对位精度上还有 待提尚。
【发明内容】
[0004] 解决上述技术问题，本发明提供了一种机器人贴片应用CCD视觉对位算法，大大 提尚了对位精度，并提尚了对位效率。
[0005] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种机器人贴片应用C⑶视觉 对位算法，该算法运用于机器人贴片应用系统中，该系统包括一台Scara机器人、第一(XD 和第二CCD，机器人含X、Y、Z、U轴，系统中第一C⑶安装在机器人的U轴上，第二C⑶固定 安装在机台上，第二CCD与机器人基坐标系相对静止，算法包括以下步骤：
[0006] 1、CCD标定算法，
[0007] A、通过机器人XY轴平动及U轴旋转操作移动第一 (XD，并使其与工件位置匹配，获 得第一 (XD坐标系与机器人基坐标系的关系，
[0008]B、通过机器人XY轴平动使其与工件位置匹配，获得第二(XD坐标系与机器人基坐 标系的关系，
[0009] C、通过机器人XY轴平动及U轴旋转操作，并使其与工件位置匹配，得到第二(XD 中心坐标系原点相对于当前U轴旋转中心的坐标，完成CCD标定；
[0010] 2、对位计算算法，
[0011]D、机器人吸取第一工件至第二C⑶检测，并获得该机器人第一坐标位置，
[0012]E、机器人运行至第二工件上方，第一C⑶检测并获得该机器人第二坐标位置，
[0013]F、通过第一坐标位置和第二坐标位置计算贴片对位时机器人的坐标，并完成贴片 对位。
[0014] 进一步的，步骤A具体包括：
[0015] 步骤1-1、B工件与机器人基坐标系相对静止，机器人以固定的拍照角度运行至B 工件上方，机器人Z轴平动，使得(XD1能够清晰地看到B工件；
[0016] 步骤1-2、机器人χγ轴平动，使ran的中心对准b工件中心，此时机器人坐标为 Xtcpi;
[0017] 步骤1-3、机器人u轴旋转180度，然后XY轴平动，使ran的中心再次对准b工件 中心，此时机器人坐标为xTCP2;
[0018] 步骤1-4、计算(XD1相机中心在机器人基坐标系下的坐标Centeremi = (XTCP1+XTCP2)/2 ；
[0019] 步骤1-5、计算ran在拍照角度时与u轴旋转中心的偏差δχγ_』= CenterCCD1-XTCP1；
[0020] 步骤1-6、机器人u轴旋转到拍照角度，xy轴平动，使b工件中心在ran图像中心 附近，记录b工件中心在ran下的图像坐标，同时记录当前机器人的坐标x1;
[0021] 步骤1-7、依次使b工件中心出现在ran图像的中间、右中、右上、中上、左上、左 中、左下、中下、右下的顺序重复步骤1-6 ;
[0022] 步骤1-8、应用步骤1-6~步骤1-7所得到的9组数据计算得到(XD1坐标系与机 器人基坐标系的关系。
[0023] 进一步的，步骤B具体包括：
[0024] 步骤1-9、机器人吸取A工件，使A工件中心在(XD2图像中心附近，记录A工件中 心在(XD2下的图像坐标，同时记录当前机器人的坐标X1;
[0025] 步骤1-10、依次使A工件中心出现在(XD2图像的中间、右中、右上、中上、左上、左 中、左下、中下、右下的顺序重复步骤1-9 ;
[0026] 步骤1-11、应用步骤1-9~步骤1-10所得到的9组数据计算得到(XD2坐标系与 机器人基坐标系的关系。
[0027] 进一步的，步骤C具体包括：
[0028] 步骤1 -12、假定(XD2相机中心坐标系原点相对于当前U轴旋转中心的坐标为 (χ,y)；
[0029] 步骤1-13、机器人吸取A工件，使A工件中心在(XD2图像中心附近，（XD2检测得 到A工件中心在(XD2相机中心坐标系下的坐标（xTD1，yTD1);
[0030] 步骤1-14、机器人U轴旋转+ΔΘ，(XD2检测得到A工件中心在(XD2相机中心坐 标系下的坐标（XTD2，ΥΤΤ?);
[0031] 步骤1-15、机器人U轴旋转-Δθ，(XD2检测得到A工件中心在(XD2相机中心坐 标系下的坐标（XlTO，Υτ?β);
[0032] 步骤1-16、应用步骤1-13~骤1-15所得到的数据，计算得到(XD2相机中心坐标 系原点相对于当前U轴旋转中心的坐标
[0033]
[0034] 步骤1-17、步骤1-16执行完成后，假定(XD2相机中心坐标系原点相对于U轴旋转 中心的坐标为（Xl，yi);
[0035] 步骤1-18、机器人吸取A工件，使A工件中心在(XD2图像中心附近，（XD2检测得 到A工件中心在(XD2相机中心坐标系下的坐标（xTD1，yTD1);
[0036]步骤1-19、机器人以A工件中心作为旋转中心，旋转+ΔΘ，(XD2检测得到A工件 中心在(XD2相机中心坐标系下的坐标（xTD2，yTD2);
[0037]步骤1-20、机器人以A工件中心作为旋转中心，旋转-ΔΘ，(XD2检测得到A工件 中心在(XD2相机中心坐标系下的坐标（xTD3，yTD3);
[0038] 步骤1-21、应用步骤1-18~步骤1-20所得到的数据，在(XD2相机中心坐标系下 有以下关系
[0039] 、一仅. ?1? ?/ι \ w11 jy i
........ ν' ' i 'luiy·.' v
[0044] 步骤1-23、假定(XD2图像特征移动量为
[0040] 步骤1-22、由于(XD2图像特征在U轴旋转中心坐标系下有移动，即 [0041 ]
[0042]
[0043]
[0045]
[0046] 重复步骤1-17~步骤1-22,反复计算(XD2相机中心坐标系原点相对于U轴旋转 中心的坐标，当ΔX、Δy同时小于等于一个精度值（如〇. 01mm)时，可认为计算收敛，(XD2 相机中心坐标系原点相对于U轴旋转中心的坐标得解；
[0047] 步骤1-24、计算(XD2相机中心坐标系原点在机器人基坐标系下的坐标，即
[0048] CenterCCD2-Xtcp~*~-^ccd2_u
[0049] CCD标定完成。
[0050] 进一步的，步骤D具体包括：
[0051] 步骤2-1、机器人吸取A工件到(XD2检测，得到A工件中心在机器人基坐标系下 的坐标为（x2，y2)，同时得到A工件中心的方向角度θ2，另外，在该检测位置，机器人坐标为 (xu，y。，9υ)。
[0052] 进一步的，步骤E具体包括：
[0053] 机器人运动至B工件上方，（XD1检测B工件，得到B工件中心在机器人基坐标系 下的坐标（Xd，同时得到B工件中心的方向角度Θ1<3
[0054] 进一步的，步骤F具体包括：
[0055] 计算贴装时机器人的坐标，假定为（XbZuΘ，则有
[0056]
[0057] \可以通过机器人直接示教得到，对位计算得解。
[0058] 本发明通过采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下优点：
[0059] 本发明提供了一种机器人贴片应用CCD视觉对位算法，大大提高了对位精度，并 提高了对位效率。同时标定过程可以实现自动标定，在实际设备应用过程中，这大大地缩短 了更换产品型号所需的时间。
【附图说明】
[0060] 图1是本发明的实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0061] 现结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0062] 作为一个具体的实施例，如图1所示，本发明的算法运用于机器人贴片应用系统 中，该系统中包含一台Scara机器人、(XD1和(XD2,机器人含X、Y、Z、U轴，系统中(XD1安 装在机器人的U轴上，(XD2固定安装在机台上，第二(XD与机器人基坐标系相对静止，本算 法的目标是实现U轴吸取A工件与B工件精确对位。
[0063] 本发明的一种机器人贴片应用(XD视觉对位算法，包括以下步骤：
[0064] 1、CCD标定算法
[0065] 步骤1-1、如图1所示，B工件与机器人基坐标系相对静止，机器人以固定的拍照角 度运行至B工件上方，机器人Z轴平动，使得(XD1能够清晰地看到B工件；
[0066] 步骤1-2、机器人XY轴平动，使(XD1的中心对准B工件中心，此时机器人坐标为 Xtcpi;
[0067] 步骤1-3、机器人U轴旋转180度，然后XY轴平动，使(XD1的中心再次对准B工件 中心，此时机器人坐标为XTCP2;
[0068] 步骤1-4、计算(XD1相机中心在机器人基坐标系下的坐标Center·= (XTCP1+XTCP2)/2 ；
[0069] 步骤1-5、计算ran在拍照角度时与U轴旋转中心的偏差Δχγ_』= CenterCCD1-XTCP1；
[0070] 步骤1-6、机器人u轴旋转到拍照角度，xy轴平动，使b工件中心在ran图像中心 附近，记录b工件中心在ran下的图像坐标，同时记录当前机器人的坐标x1;
[0071] 步骤1-7、依次使b工件中心出现在ran图像的中间、右中、右上、中上、左上、左 中、左下、中下、右下的顺序重复步骤1-6 ;
[0072] 步骤1-8、应用步骤1-6~步骤1-7所得到的9组数据计算得到(XD1坐标系与机 器人基坐标系的关系；
[0073] 步骤1-9、机器人吸取A工件，使A工件中心在(XD2图像中心附近，记录A工件中 心在(XD2下的图像坐标，同时记录当前机器人的坐标X1;
[0074] 步骤1-10、依次使A工件中心出现在(XD2图像的中间、右中、右上、中上、左上、左 中、左下、中下、右下的顺序重复步