一种机器人涂胶三维信息视觉检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种涂胶在线检测系统，具体而言，涉及一种机器人涂胶三维信息视觉检测装置。

背景技术：

涂胶工艺是工业制造领域广泛使用的工艺技术，广泛应用于汽车、电子、轻工、医药、食品等价格生产过程，涂胶质量的好坏直接关系到整个加工过程的精度及成品质量，快速准确的涂胶质量检测具有十分重要的现实意义，特别是在汽车加工领域，汽车涂胶工艺是汽车生产所必需步骤，涂胶质量的优劣直接关系到整车性能的好坏，本实用新型以汽车涂胶质量视觉检测技术为切入点，针对机器人涂胶工艺对胶条质量进行在线测量，对被涂胶条的胶宽、胶高及连续性进行视觉实时检测，本视觉检测装置及方法针对机器人涂胶过程中的胶条检测具有普适性。

传统的涂胶质量检测依据人眼判断，不仅耗费人力而且由于人眼判断具有主观性，判断结果往往存在较大的误差。目前，经过实践证明，将视觉检测方法与机器人涂胶技术相融合，对涂胶质量进行实时检测是一种高效的检测方法，现有视觉检测方法可以描述为利用待测胶条的二维图像，通过分析图像中胶条与被涂工件之间的色差，实现对胶条边缘的提取，进而获得胶条的宽度信息，此类检测方法及装置，对于胶条的高度信息并未涉及，而且当被涂胶条的颜色与被涂工件颜色相近或一致时，现有方法无法检测。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型公开了一种机器人涂胶三维信息视觉检测装置，本实用新型技术方案可以描述为：

一种机器人涂胶三维信息视觉检测装置，包括驱动机构、检测传感器、空心轴，所述驱动机构包括电机、用于固定电机的支架、主动齿轮、从动齿轮，所述电机与主动齿轮相连，能够带动从动齿轮，所述空心轴贯穿检测装置，且上端与从动齿轮相连，下端与检测传感器相连，具体而言，依据指令信号，电机控制主动齿轮带动从动齿轮通过空心轴带动传感器转动一定角度，使得激光条与胶条之间呈90°夹角；

机器人末端连接涂胶胶枪，按照既定的涂胶轨迹进行工件涂胶，本装置中空心轴与胶枪嵌套连接，实时检测所涂胶条的质量，不占用节拍。

作为本实用新型的进一步改进，所述检测传感器内部安装有水平设置的一对用于指示旋转角度的指示激光器和一对用于测量胶条信息的测量激光器、还安装有一对同样在水平位置上的用于采集测量激光条图像的测量相机，上述三对分别在水平位置上放置的激光器、相机，相互平行且均向内倾斜相同的角度，角度值优选为30°，向内倾斜的双相机与双激光器设置，便于获取更多的激光条拐点信息，计算结果更加准确。

所述指示激光器发射激光为可见光，进行机器人示教时能够清楚的观测到激光条与胶条之间的夹角；

测量激光器发射激光为不可见光，不可见光能够不受所涂胶条颜色的影响，避免了同色激光条与胶条之间的颜色干扰；

所述相机安装有滤光片，能够采集到测量激光器发出的相应波长的不可见光。

一种用于上述机器人涂胶三维信息视觉检测装置的检测方法，能够根据本装置获取到的结构光图像，依据结构光三维测量原理与算法，计算出被测胶条的宽度及高度信息，具体描述为以下步骤：

a. 打开指示激光器，机器人按照涂胶轨迹试涂一个工件，在不同胶段处，依据指示激光条与机器人运动方向之间的夹角信息，旋转检测传感器，使检测传感器中的指示激光条与机器人运动方向垂直，计算机保存所旋转的角度信息；

b. 检测时，关闭指示激光器，打开测量激光器、测量相机，依据所述步骤a中保存的旋转角度信息，在机器人涂胶过程中实时调整检测传感器的角度，同时，测量相机对应采集测量激光条图像；

c. 计算机获取测量激光条图像，对此图像进行图像处理，计算胶条宽度及高度信息，并进行界面显示；

所述步骤a为示教过程，由于机器人涂胶过程具有高度重复性，所述示教过程只需要在被机器人试涂工件时进行一次，工件试涂完成后，保存示教信息，示教信息可以直接应用于之后机器人对工件的涂胶检测过程，省时高效。

所述步骤c中所述图像处理过程包括：计算机从左、右放置的两部测量相机获取的图像中对应选取匹配点，其中，匹配点可选取多个点，根据多个匹配点的坐标位置信息，将两幅图像合成一副待处理图像。

所述步骤c中还包括将计算高度值、宽度值与标准值进行对比，判断被涂胶条是否合格。

综上所述，本实用新型与现有技术中相比，具有的优点和积极效果是：

1通过结构光图像的三维信息测量原理，采用本装置及方法，能够获取胶条宽度、高度信息，同时本装置对机器人涂胶轨迹进行实时跟踪检测，能够判断胶条的连续性；

2 通过旋转检测传感器，使得激光条与胶条垂直，此时检测宽度值、高度值即为胶条的真实胶宽、胶高，简化算法。

3利用不可见结构光测量胶条质量，打破了胶条与底板的颜色局限，当胶条与底板颜色相近或一致时，本方法依然可以实现胶条宽度、高度的计算，同时克服了采用可见结构光测量时激光条被同色胶条弱化的问题。

附图说明

图1是本实用新型装置的结构刨面图；

图2是本实用新型装置检测传感器内部结构图；

图3是本实用新型装置中水平方向的激光器、相机倾斜角度示意图。

图中：驱动机构1、电机101、支架104、主动齿轮102、从动齿轮103，检测传感器2、指示激光器201、测量激光器202、测量相机203、空心轴3。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了更好的理解本实用新型，兹举以下实施例并结合附图进行详细描述：

一种机器人涂胶三维信息视觉检测装置，如图1所示，包括驱动机构1、检测传感器2、空心轴3，所述驱动机构1内部安装有电机101并通过支架104进行固定、主动齿轮102、从动齿轮103，电机101与主动齿轮102相连，电机101根据指令控制主动齿轮102带动从动齿轮103，所述空心轴3贯穿检测装置，且上端与从动齿轮103相连，下端与检测传感器2相连，具体而言，检测时，依据指令信号，电机101控制主动齿轮102带动从动齿轮103，并通过空心轴3带动检测传感器2转动一定角度，使得激光条与胶条之间呈90°夹角，此时，激光条图像中计算得出的宽度、高度即为真实胶条宽度、高度，从而简化了软件算法对计算结果在角度上的修正；

机器人末端连接涂胶胶枪，按照既定的涂胶轨迹进行工件涂胶，本装置中空心轴3与胶枪嵌套连接，检测传感器2实时检测所涂胶条的质量，不占用节拍。

进一步地，如图2所示，检测传感器2内部安装有一对水平放置的指示激光器201，上述指示激光器201用于指示检测传感器2需要旋转的角度，且左、右两部指示激光器201投射的激光条重合；

检测传感器2内部还安装有一对水平放置的用于测量胶条信息的测量激光器202、一对同样在水平位置上的用于采集测量激光条图像的测量相机203，所述一对左、右放置的测量激光器202所投射激光条重合，由左、右两侧放置两部测量相机采集重合的测量激光条投射在胶条上的图像，并将这两幅测量激光条图像都传送到计算机进行处理分析；相比于单相机、单激光器的设置，采用双测量相机与双测量激光器的结构设计，能够使得左右测量相机采集到结构光图像具有更多的细节信息，计算结果更加准确。

上述三对分别水平放置的指示激光器、测量激光器、测量相机保持相互平行且均向内倾斜相同的角度，如图3所示，其中角度值优选为30°，保证所述指示激光器和测量激光器投射激光条平行，即当指示激光条与胶条垂直时，测量激光条与胶条也垂直；同时，倾斜角度能够使得测量激光条与胶条相交部分的细节更加精确，从而使得测量相机203获取到的结构光图像的图像内容更为丰富；

进一步地，指示激光器201发射激光为可见光，进行机器人示教时能够清楚的观测到激光条与胶条之间的夹角；

测量激光器202发射激光为不可见光，采用不可见光能够不受所涂胶条颜色的影响，避免了同色激光条与胶条之间的颜色干扰；

所述测量相机203安装有滤光片，能够采集到测量激光器202发出的相应波长的不可见光。

本实用新型还涉及一种用于上述机器人涂胶三维信息视觉检测装置的方法，包括以下步骤：

a. 打开指示激光器201，机器人按照涂胶轨迹试涂一个工件，在不同胶段处，依据指示激光条与机器人运动方向之间的夹角信息，旋转检测传感器2，使检测传感器中的指示激光条与机器人运动方向垂直，计算机保存所旋转的角度信息；

b. 检测时，关闭指示激光器201，打开测量激光器202、测量相机203，依据所述步骤a中保存的旋转角度信息，在机器人涂胶过程中实时调整检测传感器的角度，同时，测量相机203对应采集测量激光条图像；

c. 计算机获取测量激光条图像，对此图像进行图像处理，计算胶条宽度及高度信息，并将计算结果进行界面显示；

需要进一步说明的是，步骤a为示教过程，由于机器人涂胶过程具有高度重复性，所述示教过程只需要在被机器人试涂工件时进行一次，工件试涂完成后，保存示教信息，示教信息可以直接应用于之后机器人对工件的涂胶检测过程，省时高效。

所述步骤c中图像处理过程包括：计算机从左、右放置的两部测量相机获取的两幅图像中，选取多个对应的匹配点，根据匹配点的坐标位置信息，将两幅图像合成一副待处理图像。

对此待测图像，利用结构光方法三维测量原理，获取待测胶条结构光图像的三维数据，从而对待测胶条的宽度、高度及连续性进行分析，判断其是否合格，有无断胶，具体而言，可以将计算高度值、宽度值与标准值进行对比，并将结果进行显示，同时还可以设置报警信号，当胶条不合格时，提示工作人员。

本方法采取检测结构光图像的方法，增加了对胶条高度的检测，不受胶条与被涂工件颜色的影响，随涂随检，不占用节拍，易于观察，鲁棒性更好。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。