一種基于多鏡頭的智能機(jī)械手的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于多鏡頭的智能機(jī)械手，包括多關(guān)節(jié)多功能機(jī)械手、用于采集待裝配PCB板圖像的CCD攝像機(jī)、生物觸點(diǎn)裝置及計(jì)算機(jī)，所述CCD攝像機(jī)安裝在多關(guān)節(jié)多功能機(jī)械手上，生物觸點(diǎn)裝置安裝在多關(guān)節(jié)功能機(jī)械手的手指尖，所述CCD攝像機(jī)、生物觸點(diǎn)裝置及多關(guān)節(jié)多功能機(jī)械手與計(jì)算機(jī)連接。本實(shí)用新型在雙目定位的基礎(chǔ)上，在機(jī)械手中加入了生物觸點(diǎn)裝置，能對(duì)裝配目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行精確定位，提高了異形件裝配的準(zhǔn)確率，利用的是生物觸點(diǎn)裝置中的敏感材料的壓力-電輸出轉(zhuǎn)換關(guān)系以及機(jī)械手位置與壓力的數(shù)學(xué)模型，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了異形元器件的高精度和實(shí)時(shí)性裝配，提高了電子裝配工業(yè)的生產(chǎn)效率。
【專利說明】
一種基于多鏡頭的智能機(jī)械手
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及電子裝配領(lǐng)域，具體涉及一種基于多鏡頭的智能機(jī)械手。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在機(jī)械電子裝配行業(yè)中，把異形元器件安裝到PCB上往往依靠流水線上的工 人進(jìn)行手動(dòng)裝配。人力裝配主要是依靠人眼和經(jīng)驗(yàn)，在長時(shí)間的工作后無法保證生產(chǎn)效率， 而且手動(dòng)裝配帶有一定的主觀性，也不能維持每件產(chǎn)品的同等質(zhì)量，因此把自動(dòng)化技術(shù)引 入到電子裝配業(yè)迫在眉睫。將自動(dòng)化技術(shù)取代人力裝配能有效地提高生產(chǎn)效率，節(jié)省人力 資源，保證裝配的質(zhì)量。
[0003] 相關(guān)企業(yè)已經(jīng)利用機(jī)械手代替人手在裝配流水線進(jìn)行工作，但由于機(jī)械手沒有人 的雙眼來進(jìn)行定位，也不像工人可以依靠手部的觸感經(jīng)驗(yàn)來提示裝配，因此機(jī)械手的裝配 準(zhǔn)確率反而不如人力裝配，生產(chǎn)效率無法得到提高。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本實(shí)用新型提供一種基于多鏡頭的智能機(jī) 械手。
[0005] 本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種基于多鏡頭的智能機(jī)械手，包括多關(guān)節(jié)多功能機(jī)械手、用于采集待裝配PCB板 圖像的CCD攝像機(jī)、生物觸點(diǎn)裝置及計(jì)算機(jī)，所述CCD攝像機(jī)安裝在多關(guān)節(jié)多功能機(jī)械手上， 生物觸點(diǎn)裝置安裝在多關(guān)節(jié)多功能機(jī)械手的手指尖，所述CCD攝像機(jī)、生物觸點(diǎn)裝置及多關(guān) 節(jié)多功能機(jī)械手與計(jì)算機(jī)連接。
[0007] 所述CCD攝像機(jī)具體為兩個(gè)，分別安裝在多關(guān)節(jié)多功能機(jī)械手前臂的左側(cè)及右側(cè)。
[0008] 所述生物觸點(diǎn)裝置包括用敏感材料制成的貼片及用于測(cè)量貼片形變并輸出電信 號(hào)的信號(hào)測(cè)量電路，所述貼片覆蓋在機(jī)械手的手指尖上，所述貼片與信號(hào)測(cè)量電路連接，信 號(hào)測(cè)量電路與計(jì)算機(jī)連接，所述信號(hào)測(cè)量電路內(nèi)置在多關(guān)節(jié)多功能機(jī)械手內(nèi)部。
[0009] 所述貼片的形狀為指套式。
[0010] 所述敏感材料具體為導(dǎo)電橡膠。
[0011] 所述兩個(gè)CCD攝像機(jī)的型號(hào)及參數(shù)完全相同，兩個(gè)CCD攝像機(jī)的坐標(biāo)系共面，且各 坐標(biāo)軸平行放置。
[0012] -種智能機(jī)械手的定位裝配方法，包括如下步驟：
[0013] S1待裝配PCB板移動(dòng)至機(jī)械手前方，打開兩個(gè)CCD攝像機(jī)獲取兩張待裝配PCB板的 圖像，分別為左、右圖像；
[0014] S2計(jì)算機(jī)將獲得的兩張 PCB板圖像與計(jì)算機(jī)內(nèi)預(yù)先輸入的PCB模板進(jìn)行匹配，確定 在兩張圖像中異形件待裝配的目標(biāo)區(qū)域；
[0015] S3利用雙目定位算法測(cè)量得到待裝配的目標(biāo)區(qū)域與機(jī)械手指尖的距離，計(jì)算機(jī)控 制機(jī)械手進(jìn)行移動(dòng)至待裝配的目標(biāo)區(qū)域，完成初步定位；
[0016] S4利用機(jī)械手指尖的生物觸點(diǎn)裝置與S3中初步定位后的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行接觸，將貼 片產(chǎn)生的形變電信號(hào)通過信號(hào)測(cè)量電路輸出到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行位置的微調(diào)，實(shí)現(xiàn)精確 定位，完成裝配。
[0017] 所述S2具體為:對(duì)兩個(gè)CCD攝像機(jī)獲取的待裝配PCB板的圖像進(jìn)行濾波去噪，再利 用邊緣檢測(cè)算子提取PCB板的邊緣部分，去除背景部分，然后采用分段線性變換對(duì)圖像增 強(qiáng)，提高圖像的對(duì)比度，最后采用基于灰度值的模板匹配方法確定待裝配的目標(biāo)區(qū)域。
[0018] 所述S3利用雙目定位算法測(cè)量得到待裝配的目標(biāo)區(qū)域與機(jī)械手指尖的距離，計(jì)算 機(jī)控制機(jī)械手進(jìn)行移動(dòng)至待裝配的目標(biāo)區(qū)域，完成初步定位，具體為：
[0019] S3.1采用張正友標(biāo)定算法求解CCD攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)矩陣及外部參數(shù)矩陣，再進(jìn) 行雙目立體定標(biāo)，確定兩個(gè)攝像機(jī)之間的相對(duì)位置關(guān)系，所述相對(duì)位置關(guān)系包括旋轉(zhuǎn)矩陣R 及平移向量T;
[0020] S3.2采用基于模板匹配的灰度互相關(guān)匹配方法完成兩張圖像的像素點(diǎn)匹配；
[0021] S3.3利用雙目定位算法即雙目測(cè)距系統(tǒng)成像原理測(cè)得待裝配的目標(biāo)區(qū)域與機(jī)械 手指尖的距離1;
[0023]其中，左右兩攝像機(jī)的投影中心的距離為基線距B，目標(biāo)點(diǎn)A經(jīng)過由兩光軸平行的 左右攝像機(jī)組成的雙目測(cè)距系統(tǒng)時(shí)，分別成像于左CCD像面上的A1點(diǎn)及右CCD像面上的A2 點(diǎn)，其在左右像面上的位置分別為Xleft和xright，兩攝像機(jī)的焦距為f，x為目標(biāo)點(diǎn)A通過雙目 攝像機(jī)分別成像在左右CCD像面上成像點(diǎn)的位置差。
[0024]所述S4具體為:機(jī)械手指尖的生物觸點(diǎn)裝置在完成初步定位后，與待裝配PCB板接 觸，敏感材料會(huì)發(fā)生形變導(dǎo)致受到壓力的改變，輸出的電信號(hào)改變，計(jì)算機(jī)根據(jù)輸出的信號(hào) 以及壓力與位置的數(shù)學(xué)模型對(duì)機(jī)械手的位置進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到精確定位裝配異形件的目 的。
[0025]本實(shí)用新型的有益效果：
[0026] (1)本實(shí)用新型可以在無人工干預(yù)的狀態(tài)下完成對(duì)PCB板待裝配區(qū)域的自動(dòng)精確 定位，完成異形件的裝配工作；
[0027] (2)本實(shí)用新型采用兩個(gè)CCD攝像頭分別采集一幅PCB板的圖像進(jìn)行處理，滿足了 工業(yè)電子裝配的快速性和實(shí)時(shí)性要求；
[0028] (3)本實(shí)用新型在機(jī)械手中加入生物觸覺裝置，能對(duì)裝配目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行精確定位， 提高了異形件裝配的準(zhǔn)確率；
[0029] (4)本實(shí)用新型在機(jī)械手的定位中使用了數(shù)字圖像處理技術(shù)中的雙目定位算法， 能有效地測(cè)量得到機(jī)械手與目標(biāo)裝配區(qū)域間的距離；
[0030] (5)本實(shí)用新型利用模板匹配的方法來確定異形件裝配的目標(biāo)區(qū)域，提高了后續(xù) 定位工作的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0031 ]圖1是本實(shí)用新型的智能機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2是本實(shí)用新型生物觸點(diǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3a是本實(shí)用新型的模板匹配法的被搜索圖；
[0034]圖3b是本實(shí)用新型的匹配模板示意圖；
[0035]圖4是本實(shí)用新型的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí) 施方式不限于此。
[0037] 實(shí)施例
[0038] 如圖1所示，一種基于多鏡頭的智能機(jī)械手，包括一個(gè)多關(guān)節(jié)多功能機(jī)械手1、用于 采集待裝配PCB板圖像的CCD攝像機(jī)2、生物觸點(diǎn)裝置3及計(jì)算機(jī)，所述CCD攝像機(jī)具體為兩 個(gè)，分別安裝在機(jī)械手前臂的左側(cè)及右側(cè)，攝像機(jī)的具體位置可以根據(jù)實(shí)際情況安裝在機(jī) 械手的不同部位，生物觸點(diǎn)裝置可以將待裝配區(qū)域的位置信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)反饋到計(jì)算 機(jī)。生物觸點(diǎn)的數(shù)目可以根據(jù)實(shí)際需求加以調(diào)整。計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)采集的圖像以及反饋的電 信號(hào)進(jìn)行處理并發(fā)出控制信號(hào)，指揮機(jī)械手完成最終的定位及裝配異形件的工作，所述機(jī) 械手內(nèi)置機(jī)械手的控制電路，控制電路與計(jì)算機(jī)連接。
[0039] 本實(shí)用新型采用的兩個(gè)CCD攝像機(jī)型號(hào)、參數(shù)保持一致，基本保持光軸平行、雙目 攝像機(jī)坐標(biāo)系共面且各坐標(biāo)軸平行放置，同步采集的左右圖像大小、比例一致，圖像的灰度 信息保持比較完整，
[0040] 如圖2所示，所述生物觸點(diǎn)裝置包括用敏感材料制成的貼片5及用于測(cè)量指套形變 并輸出電信號(hào)的信號(hào)測(cè)量電路4,所述貼片5覆蓋在機(jī)械手的手指尖上，所述貼片與信號(hào)測(cè) 量電路連接，信號(hào)測(cè)量電路4與計(jì)算機(jī)連接，所述信號(hào)測(cè)量電路內(nèi)置在多關(guān)節(jié)多功能機(jī)械手 內(nèi)部。本實(shí)施例中貼片選用指套式，并且采用三個(gè)貼片，套在機(jī)械手的手指尖上。
[0041]所述敏感材料具有壓力-電輸出特性，可以將受到的壓力轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出。本實(shí) 施例中貼片的形狀為指套式，采用的敏感材料為導(dǎo)電橡膠，用該敏感材料制成的生物觸點(diǎn) 裝置像指套一般安裝在機(jī)械手的指尖上，當(dāng)指尖接觸到PCB板時(shí)，生物觸點(diǎn)裝置上的敏感材 料的由于形變受到的壓力會(huì)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致輸出電信號(hào)的改變。通過信號(hào)測(cè)量電路，可 以測(cè)量得到生物觸點(diǎn)裝置由于形變而發(fā)生改變的輸出電信號(hào)作為輸出信號(hào)傳送至計(jì)算機(jī)， 計(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)先得到的數(shù)學(xué)模型即可得到目前機(jī)械手所處的位置，并輸出相應(yīng)的控制信號(hào) 進(jìn)行調(diào)整。
[0042]圖3a為被搜索圖，圖3b為匹配模板，設(shè)匹配模板疊放在被搜索圖上進(jìn)行平移，模板 覆蓋下的那塊被搜索圖為子圖，比較子圖和匹配模板中的內(nèi)容，若兩者相似度量最大則表 示兩者內(nèi)容一致，此時(shí)的子圖則為待尋找的匹配區(qū)域。
[0043] 如圖4所示，采用本機(jī)械手實(shí)現(xiàn)的定位裝配方法，包括如下步驟：
[0044] S1獲取待裝配PCB板的圖像。
[0045] 待裝配的PCB板經(jīng)流水線運(yùn)送至機(jī)械手的前方，調(diào)節(jié)好光源的亮度，通過左右兩個(gè) CCD攝像機(jī)分別拍攝得到標(biāo)PCB板圖像，安裝在左側(cè)的CCD攝像機(jī)成為左CCD攝像機(jī)，圖像稱 為左圖像，右CCD攝像機(jī)拍攝的圖像稱為右圖像。
[0046] S2模板匹配尋找待裝配目標(biāo)區(qū)域。
[0047] 從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采集得到的PCB板圖像存在較多噪聲，因此首先要對(duì)圖像進(jìn)行濾波去 噪。攝像機(jī)采集的圖像包括了待裝配的PCB板，稱為前景，同時(shí)圖像上還包括了背景部分，要 對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行辨識(shí)和分析，首先就要把它從背景中提取出來，因此要對(duì)圖像進(jìn)行圖像分 割處理。由于目標(biāo)(PCB板)是規(guī)則的幾何形狀，可以利用邊緣檢測(cè)算子提取PCB板的邊緣部 分，去取背景部分。
[0048]為了提高圖像的辨識(shí)度，將圖像的細(xì)節(jié)信息以及邊緣進(jìn)行突出和強(qiáng)化，有利于后 續(xù)待裝配目標(biāo)區(qū)域的模板匹配，需要對(duì)PCB板圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)，提高圖像的對(duì)比度，將原 灰度值區(qū)間范圍按照某種映射關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，借此實(shí)現(xiàn)背景圖像與目標(biāo)圖像對(duì)比度增強(qiáng)的 效果。本實(shí)用新型采用的是分段線性變換增強(qiáng)方法。設(shè)原始圖像的灰度函數(shù)為f(r，c)，灰度 范圍為[0，M f]，變換后的圖像函數(shù)表示為g(r，c)，灰度范圍為[0，Mg]，變換公式可以表示為：
[0050]模板匹配是通過計(jì)算模板圖像和待搜索圖像的相似度量，從而在待搜索圖像中找 到模板圖像的過程。模板匹配的過程可以表述為:首先按像素計(jì)算模板圖像與待搜索圖像 的相似度量，然后找到最大的相似度量區(qū)域作為匹配位置，其原理如圖3a及圖3b所示。 [0051]在對(duì)PCB板圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)以后，由于PCB板圖像各區(qū)域的灰度值分布是均勻固 定的，故本實(shí)用新型采用了基于灰度值的模板匹配方法?；诨叶戎档哪０迤ヅ浞椒▽⒄?幅圖像的灰度值作為相似度量，利用定義好的搜索策略按照從上到下、從左到右的順序在 待搜索圖像中搜索符合條件的區(qū)域，通過設(shè)定一個(gè)指定大小的搜索窗口，在搜索窗口中進(jìn) 行搜索比較。
[0052] 待搜索圖像中目標(biāo)物的位置可以通過平移來描述。模板由圖像t(r，c)來表示，其 中的感興趣區(qū)域指定為T，模板匹配就是在待匹配圖像中按照一定順序平移模板感興趣區(qū) 域T，然后計(jì)算待匹配圖像中該區(qū)域與模板感興趣區(qū)域的相似度量值s。相似度量由下式描 述：
[0053] s(r,c)=s{t(u,v) ,f (r+u,c+v) ； (u,v) ￡T}
[0054]其中s(r，c)表示基于灰度值計(jì)算的相似度量，t(u，v)表示模板中各點(diǎn)的灰度值，f (r+u，C+v)表示模板感興趣區(qū)域移到圖像當(dāng)前位置的灰度值。
[0055]求取相似度量的最簡單方法是計(jì)算兩圖像之間灰度值差值的絕對(duì)值之和(SAD)或 所有差值的平方和(SSD)，SAD和SSD可以分別用以下兩式表示：
[0058]其中，n表示模板該興趣區(qū)域內(nèi)像素點(diǎn)的數(shù)量，即n= |T|。對(duì)于SAD和SSD來說，相似 度量的值越大，待搜索圖像與模板之間的差別也就越大。采用基于灰度值的模板匹配方法 即可確定待裝配目標(biāo)區(qū)域。
[0059] S3利用雙目定位算法測(cè)量得到待裝配的目標(biāo)區(qū)域與機(jī)械手指尖的距離，計(jì)算機(jī)控 制機(jī)械手進(jìn)行移動(dòng)至待裝配的目標(biāo)區(qū)域，完成初步定位；
[0060] S3.1對(duì)雙目攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定。
[0061 ]由于本文采用的是參數(shù)完全相同的兩臺(tái)攝像機(jī)組成雙目立體系統(tǒng)，因此提出了先 分別對(duì)兩臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行定標(biāo)，求解其內(nèi)外參數(shù)。圖像坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系 為：
[0063] A為攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)矩陣，M由攝像機(jī)相對(duì)于世界坐標(biāo)系的位置和方向所決定，與 攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)圖針孔攝像機(jī)模型無關(guān)，稱M為攝像機(jī)外部參數(shù)矩陣，使用張正友標(biāo)定算 法求解攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)矩陣和外部參數(shù)矩陣。
[0064] 在完成對(duì)單個(gè)相機(jī)的標(biāo)定，獲取單個(gè)相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)后，再進(jìn)行一次雙目立體定 標(biāo)，計(jì)算左右兩攝像機(jī)之間的相對(duì)位置即外參數(shù)，即左右兩攝像機(jī)的相對(duì)位置關(guān)系，包括旋 轉(zhuǎn)矩陣R和平移向量T。
[0065]假設(shè)棋盤格標(biāo)定板上點(diǎn)P的三維世界坐標(biāo)為Xw，使用兩攝像機(jī)同時(shí)采集圖像，P點(diǎn) 在左右攝像機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)分別為Xl和XR，左右攝像機(jī)的外參矩陣分別為(Rl，tL)和(Rr， t R)，根據(jù)世界坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系有： r , L = ^1 +
[0066] i xr - R.(xn +-tR
[0067] 根據(jù)上式可以得到從左攝像機(jī)到右攝像機(jī)的變換關(guān)系：
[0068] Xr = RXl+T
[0069] 其中
[0070] R = RrRl-1 , T = tR-RtL
[0071] 那么根據(jù)左右攝像機(jī)各自的外參數(shù)就可以獲取雙目視覺系統(tǒng)中立體相機(jī)的關(guān)系 參數(shù)，即立體相機(jī)的位置關(guān)系，至此完成雙目攝像機(jī)的標(biāo)定工作。
[0072] S3.2采用基于模板匹配的灰度互相關(guān)匹配方法完成兩張圖像的像素點(diǎn)匹配；
[0073]本實(shí)用新型所采用的左右攝像機(jī)型號(hào)、參數(shù)保持一致，基本保持光軸平行、雙目攝 像機(jī)坐標(biāo)系共面且各坐標(biāo)軸平行放置，同步采集的左右圖像大小、比例一致，圖像的灰度信 息保持比較完整，且待裝配的目標(biāo)區(qū)域圖像已在S2中確定。因此本實(shí)用新型采用基于模板 匹配的灰度互相關(guān)匹配方法完成目標(biāo)圖像區(qū)域的高精度匹配。
[0074]歸一化互相關(guān)匹配算法根據(jù)模板圖像與待匹配圖像上搜索子圖之間建立的互相 關(guān)函數(shù)來判斷是否匹配，使用互相關(guān)函數(shù)表達(dá)式如下：
[0079] 在上式中，模板圖像為T(m，n)，模板圖像大小為MXN，為T(m，n)上所有像 素灰度的平均值；在參考圖像上以（i，j)為左上角像素點(diǎn)的搜索圖像區(qū)域?yàn)镾^(m，n)， 為搜索圖像上所有像素灰度的平均值。圖像匹配是匹配目標(biāo)圖像區(qū)域即模板的左 上角像素點(diǎn)?；ハ嚓P(guān)函數(shù)值N( i，j)的取值范圍是0 < N( i，j H 1，它的值的大小取決于參考 圖像上以（i，j)為左上角像素點(diǎn)的搜索圖像區(qū)域與模板圖像的匹配程度。某像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 互相關(guān)函數(shù)值越大，說明該像素點(diǎn)匹配程度越高，選取互相關(guān)函數(shù)值最大的像素點(diǎn)，即為最 匹配像素點(diǎn)。
[0080] 在完成左右圖像像素點(diǎn)的匹配以后，如圖所示，根據(jù)雙目測(cè)距系統(tǒng)成像原理，左右 兩型號(hào)一致的CCD攝像機(jī)在同一平面上平行放置，左右兩攝像機(jī)的投影中心的距離為基線 距B〇
[0081] 目標(biāo)點(diǎn)A經(jīng)過由兩光軸平行的左右攝像機(jī)組成的雙目測(cè)距系統(tǒng)時(shí)，分別成像于左 (XD像面上的A1點(diǎn)及右CCD像面上的A2點(diǎn)，其在左右像面上的位置分別為xieft和x right。已知 兩攝像機(jī)焦距均為f，根據(jù)三角形相似原理可推導(dǎo)出被測(cè)距離1:
[0083] x為A點(diǎn)通過雙目攝像機(jī)分別成像在左右CCD像面上成像點(diǎn)的位置差，又被稱為雙 目視差?？梢娫陔p目攝像機(jī)光軸嚴(yán)格平行的理想狀態(tài)下，并且同時(shí)獲取目標(biāo)物體的圖像，通 過圖像匹配算法確定同一目標(biāo)在左右CCD圖像中的相應(yīng)位置，計(jì)算出雙目視差X，又己知焦 距和基線大小，可以通過上式得到目標(biāo)距離，至此完成待裝配目標(biāo)區(qū)域的初定位。
[0084] S4利用機(jī)械手指尖的生物觸點(diǎn)裝置與S3中初步定位后的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行接觸，將貼 片產(chǎn)生的形變電信號(hào)通過信號(hào)測(cè)量電路輸出到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行位置的微調(diào)，實(shí)現(xiàn)精確 定位，完成裝配。
[0085] 機(jī)械手在進(jìn)行裝配時(shí)，會(huì)與PCB板進(jìn)行接觸，機(jī)械手的指尖會(huì)受到壓力的作用。當(dāng) 異形元器件與待裝配區(qū)域準(zhǔn)確接觸以及異形元器件接觸到PCB板的其它區(qū)域時(shí)受到的壓力 作用是不同的，因此可以建立壓力與位置的數(shù)學(xué)模型，通過指尖受到的壓力作用來調(diào)整機(jī) 械手的位置，從而完成對(duì)待裝配目標(biāo)區(qū)域的精確定位。
[0086] 本實(shí)用新型采用了一種敏感材料設(shè)計(jì)了生物觸點(diǎn)裝置，該敏感材料具有壓力-電 輸出特性，可以將受到的壓力轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出。用該敏感材料制成的生物觸點(diǎn)裝置像指 套一般安裝在機(jī)械手的指尖上，當(dāng)指尖接觸到PCB板時(shí)，生物觸點(diǎn)裝置上的導(dǎo)電材料的由于 形變受到的壓力會(huì)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致輸出電信號(hào)的改變。在敏感材料與機(jī)械手指尖之間 有信號(hào)測(cè)量電路，可以測(cè)量得到生物觸點(diǎn)裝置由于形變而發(fā)生改變的輸出電信號(hào)作為輸出 信號(hào)傳送至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)先得到的數(shù)學(xué)模型即可得到目前機(jī)械手所處的位置，并 輸出相應(yīng)的控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。
[0087] 機(jī)械手在S3步驟中完成了待裝配區(qū)域的初定位，移動(dòng)機(jī)械手到該區(qū)域，在機(jī)械手 與PCB板發(fā)生接觸后根據(jù)指尖上的生物觸點(diǎn)裝置的輸出信號(hào)對(duì)機(jī)械手的位置進(jìn)行微調(diào)，最 終達(dá)到精確定位并完成異形件的裝配。
[0088] 上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受所述 實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替 代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于多鏡頭的智能機(jī)械手，其特征在于，包括多關(guān)節(jié)多功能機(jī)械手、用于采集待 裝配PCB板圖像的CCD攝像機(jī)、生物觸點(diǎn)裝置及計(jì)算機(jī)，所述CCD攝像機(jī)安裝在多關(guān)節(jié)多功能 機(jī)械手上，生物觸點(diǎn)裝置安裝在多關(guān)節(jié)多功能機(jī)械手的手指尖，所述CCD攝像機(jī)、生物觸點(diǎn) 裝置及多關(guān)節(jié)多功能機(jī)械手與計(jì)算機(jī)連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能機(jī)械手，其特征在于，所述CCD攝像機(jī)具體為兩個(gè)，分別安 裝在多關(guān)節(jié)多功能機(jī)械手前臂的左側(cè)及右側(cè)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能機(jī)械手，其特征在于，所述生物觸點(diǎn)裝置包括用敏感材料 制成的貼片及用于測(cè)量貼片形變并輸出電信號(hào)的信號(hào)測(cè)量電路，所述貼片覆蓋在機(jī)械手的 手指尖上，所述貼片與信號(hào)測(cè)量電路連接，信號(hào)測(cè)量電路與計(jì)算機(jī)連接，所述信號(hào)測(cè)量電路 內(nèi)置在多關(guān)節(jié)多功能機(jī)械手內(nèi)部。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能機(jī)械手，其特征在于，所述貼片的形狀為指套式。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能機(jī)械手，其特征在于，所述敏感材料具體為導(dǎo)電橡膠。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能機(jī)械手，其特征在于，所述兩個(gè)CCD攝像機(jī)的型號(hào)及參數(shù) 完全相同，兩個(gè)CXD攝像機(jī)的坐標(biāo)系共面，且各坐標(biāo)軸平行放置。
【文檔編號(hào)】B25J9/06GK205466320SQ201620083027
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年1月27日
【發(fā)明人】杜娟, 譚健勝, 馮穎
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)