专利名称：一种自动锁螺丝装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及自动检测和产线自动化领域，特别涉及一种自动检测螺丝孔位置并锁螺丝装置。
背景技术：
在包括电子产品在内的许多产品的生产工艺中，组装是一道重要工序，也是需求人员最多的工序，现今随着经济的发展，人力匮乏，劳力成本增加，工厂为提高经济效益，减少雇佣员工、特别是减少对技术工程师的依赖提上日程，机器取代人员进行产品组装成为当前的趋势。在产品组装的最后阶段是锁紧外壳上的螺丝，但现在市场上的锁螺丝装置为手持式自动锁螺丝机和全自动锁螺丝机。手持式锁螺丝机的缺点是需要的操作人员较多，并且容易划伤产品外观。全自动锁螺丝机的缺点兼容性不强，更换产品时，调整时间较长，对操作人员技术要求高，螺丝孔的位置数据是通过工程师从产品外壳CAD档导出，并由工程师导入全自动锁螺丝机，再通过编程、优化后方可进行锁螺丝，这一方面要求有高素质的操作人员，另一方面，前期处理占用了大量时间。总之，现有的锁螺丝技术的主要问题在于不能快速有效地获得精确的螺丝孔位置，锁螺丝的前期准备工作时间较长，花费的人工成本较闻等。
发明内容为解决上述技术问题，本实用新型提供一种自动锁螺丝装置，可更快速有效的检测出螺丝孔，提高检测螺丝孔的成功率，并且缩短锁螺丝的前期准备工作时间，减少人工成本。一种自动锁螺丝装置，包括主机、控制部分、执行部分、工作头部、外部数据导入模块、显示部分，还包括影像采集系统、光源、影像处理单元、坐标提取单元；主机用于控制和管理各组成部分，控制部分用于控制执行部分的工作，工作头部在执行部分的控制下完成锁螺丝的工作；所述影像采集系统用于采集工件的图像并发送到所述影像处理单元，所述光源用于给工件曝光照射，所述影像处理单元用于在所述图像所在的平面建立坐标系，然后对所述图像进行检测得到螺丝孔区域并发送到坐标提取单元，所述坐标提取单元用于确定所述图像中螺丝孔的中心点位置并发送给主机，所述光源的曝光时间及频率由控制部分进行控制；所述的外部数据导入模块，能够导入螺丝孔中心的坐标值、螺丝参数、工件的材料属性。坐标提取单元包括:测量所述图像中螺丝孔区域的重心坐标的模块；对所述图像进行Canny算子边缘提取测量出螺丝孔区域的全部边缘点及其坐标的模块；分别测量出所述螺丝孔区域的全部边缘点与其重心的距离，根据所述距离的大小将所述螺丝孔区域的全部边缘点分成一个或多个集合的模块；查找在所述螺丝孔区域的边缘点集合所形成螺丝孔区域的边界线的一条弦的模块，所述弦与其中点和相应螺丝孔区域重心的连线相垂直；利用弦的端点的梯度过圆心，测量得到所述螺丝孔中心的坐标的模块。[0006]上述的执行部分包括控制工作头部在平面方向上移动的两个步进电机、控制工作头部上下移动的步进电机、控制工作头部旋转的步进电机、螺丝排列机和螺丝传送机构。上述的显示部分包括IXD液晶屏和报警灯，IXD液晶屏连接于所述主机，用于显示所述自动锁螺丝装置的工作状态、工作头部的坐标位置、工作头部的工作路径；报警灯用于对所述自动锁螺丝装置的异常工作状态情况进行报警提示。上述的主机上包括有上层软件单元，用于对所述自动锁螺丝装置的各组成部分进行控制和管理、优选工作头部的工作路径、管理操作人员指定的螺丝头工作路径、进行螺丝参数设置。上述的一种自动锁螺丝装置，还可进一步包括传感器部分，所述传感器部分包括控制工作头部平面方向位置的一个或多个限位传感器、上下移动位置的一个或多个限位传感器、检测螺丝位置的位置传感器、控制螺丝输送的进出料传感器、检测螺丝旋紧状态的扭力传感器、检测工作头部下降状态的压力传感器。上述的一种自动锁螺丝装置，还可进一步包括网络接口模块，通过所述网络接口模块，该自动锁螺丝装置能够连接到局域网或因特网。上述的光源为LED光源，该LED光源包括红、绿、蓝三种。上述的影像处理单元内还可进一步包括将所述图像进行滤波、锐化和分割的模块。本实用新型的有益效果:能够自动检测螺丝孔，尤其是在图像质量不好时能够更快速准确的检测螺丝孔的位置，并且能实现自动编程、优化锁螺丝的工作路径，兼容性增强，提高了产品换线效率和组装效率，减少了对技术工程师的依赖。减少了人工成本，提高了工作效率高。
图1为本实用新型提供方法的流程图；图2为本实用新型提供装置的结构示意图；图3为根据重心和圆的关系原理测量螺丝孔中心坐标过程示意图；图4为本实用新型提供装置的结构装配图；图5为本实用新型提供装置的工作头部结构示意图；图中:1.电控箱前门，2.物料输送前轮，3.物料输送带，4.装置框架，5.X轴丝杠，
6.工作头部，7.显示器，8.物料输送后轮，9.进料口，10.输送螺丝管，11.工作头部支架(左)，12.工作头部支撑板，13.X轴丝杠(同5)，14.丝杠螺母，15.横杠，16.螺丝排列机，17工作头部支架(右)，18.R轴步进电机，19.相机，20.Z轴外壳，21.螺丝停留块，22.光源，23.Z轴步进电机，24.工作头下支板。
具体实施方式
下面结合具体实施方式
对本实用新型做进一步的描述。如图1所示，本实用新型提供的一种自动锁螺丝方法，包括对工件进行螺丝孔位置检测，然后将螺丝锁到工件上检测出位置的螺丝孔中，所述的螺丝孔位置检测具体包括下述步骤:影像采集、影像处理、坐标提取。[0022]影像采集步骤用于采集光源照射下的工件的图像。影像处理步骤用于:设定图像质量阈值T，对图像进行平滑滤波、锐化，将图像二值化成灰度图像，在所述图像所在的平面建立坐标系，水平方向为X轴，垂直方向为Y轴，根据灰度值对图像进行检测，分割图像得到候选的螺丝孔区域。坐标提取步骤用于测量出图像中螺丝孔的中心点坐标值，具体包括:测量出所述图像中螺丝孔区域的重心坐标值；检测得到所述图像中各个螺丝孔区域各自的边缘点集合以及所述集合内各点坐标值；根据所述各个螺丝孔区域的重心坐标值和与其对应的边缘点集合内各点坐标值，确定所述螺丝孔的中心点坐标值。检测得到所述图像中各个螺丝孔区域各自的边缘点集合以及所述集合内各点坐标值的过程具体包括步骤:对所述图像进行Canny算子边缘提取测量出螺丝孔区域的全部边缘点及其坐标值；分别测量出所述螺丝孔区域的全部边缘点与其重心的距离，根据所述距离的大小将所述螺丝孔区域的全部边缘点分成一个或多个集合。所述图像中的螺丝孔重心和圆之间存在如下关系原理:螺丝孔大部分是圆形，圆的重心和圆心重合，在图像质量好时，重心既是圆心；图像质量不好时，螺丝孔的完整度受到影响，从一边开始影响，并开始逐渐模糊，产生一定的直线边沿，根据圆的旋转对称性，其重心也会沿直线的中垂线方向偏移一定的距离，并且图像关于直线中垂线对称。按照上述螺丝孔重心和圆的关系原理，上述的根据所述各个螺丝孔区域的重心坐标值和与其对应的边缘点集合内各点坐标值，确定所述螺丝孔的中心点坐标值的过程，具体包括步骤:查找在所述螺丝孔区域的边缘点集合所形成螺丝孔区域的边界线的一条弦，所述弦与其中点和相应螺丝孔区域重心的连线相垂直；利用弦的端点的梯度过圆心，测量得到所述螺丝孔中心的坐标值。如图3所示，以其中一个螺丝孔区域为例，进一步对上述的确定所述螺丝孔的中心点坐标值的过程进行 说明，假设该螺丝孔区域的重心为G，其步骤如下:(I)设定图像质量阈值T ；(2)对图像进行平滑滤波、锐化，二值化和区域分割；(3)设定重心偏移距离的阀值为d0和预设半径范围；(4)判断图像质量是否大于阈值T，大于则转到(7)，否则转到(5);(5)找出其连续区域的重心G，在该区域里找到其边缘上的任意的两点A、B，其坐标分别为(Xl，Y1)、(X2, y2)，连接该两点成线段AB，算出线段AB的中点C的坐标(x。，y0)；A、B点与C点的坐标计算关系式为:
权利要求1.一种自动锁螺丝装置，包括主机、控制部分、执行部分、工作头部、显示部分，主机用于控制和管理各组成部分，控制部分用于控制执行部分的工作，工作头部在控制部分的控制下完成锁螺丝的工作，其特征在于，还包括光源，所述光源用于给工件曝光照射，光源与控制部分连接；所述的执行部分包括控制工作头部在平面方向上移动的两个步进电机、控制工作头部上下移动的步进电机、控制工作头部旋转的步进电机、螺丝排列机和螺丝传送机构；所述的显示部分包括LCD液晶屏和报警灯，所述LCD液晶屏连接于所述主机，用于显示所述自动锁螺丝装置的工作状态、工作头部的坐标位置、工作头部的工作路径；所述报警灯用于对所述自动锁螺丝装置的异常工作状态情况进行报警提示。
2.根据权利要求1所述的一种自动锁螺丝装置，其特征在于，还包括传感器部分和网络接口模块；所述传感器部分包括控制工作头部平面方向位置的一个或多个限位传感器、上下移动位置的一个或多个限位传感器、检测螺丝位置的位置传感器、控制螺丝输送的进出料传感器、检测螺丝旋紧状态的扭力传感器、检测工作头部下降状态的压力传感器；通过所述网络接口模块，所述自动锁螺丝装置能够连接到局域网或因特网。
3.根据权利要求1所述的一种自动锁螺丝装置，其特征在于，所述的光源为LED光源，所述的LED光源包括红、绿、蓝三种。
专利摘要本实用新型公开一种自动锁螺丝装置，通过影像采集系统采集图像，对采集到的图像进行滤波、锐化和分割，利用重心偏移螺丝孔检测方法检测螺丝孔的位置坐标，根据取得的螺丝孔的位置坐标自动编程及优化锁螺丝的工作路径，将螺丝锁到螺丝孔中。可以更快速更有效的检测出螺丝孔、提高检测螺丝孔的成功率、减少对工程师的依赖、减少人工成本、提高工作效率。
文档编号B23P19/06GK203062220SQ20122052276
公开日2013年7月17日 申请日期2012年10月13日 优先权日2012年10月13日
发明者黄知超, 张科伟, 李震, 张彤, 范兴明, 王斌 申请人:桂林电子科技大学