專利名稱：一種自動(dòng)鎖螺絲方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)檢測和產(chǎn)線自動(dòng)化領(lǐng)域，特別涉及一種自動(dòng)檢測螺絲孔位置并鎖螺絲的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在包括電子產(chǎn)品在內(nèi)的許多產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝中，組裝是一道重要工序，也是需求人員最多的工序，現(xiàn)今隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人力匱乏，勞力成本增加，工廠為提高經(jīng)濟(jì)效益，減少雇傭員工、特別是減少對技術(shù)工程師的依賴提上日程，機(jī)器取代人員進(jìn)行產(chǎn)品組裝成為當(dāng)前的趨勢。在產(chǎn)品組裝的最后階段是鎖緊外殼上的螺絲，但現(xiàn)在市場上的鎖螺絲裝置為手持式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)和全自動(dòng)鎖螺絲機(jī)。手持式鎖螺絲機(jī)的缺點(diǎn)是需要的操作人員較多，并且容易劃傷產(chǎn)品外觀。全自動(dòng)鎖螺絲機(jī)的缺點(diǎn)兼容性不強(qiáng)，更換產(chǎn)品時(shí)，調(diào)整時(shí)間較長，對操作人員技術(shù)要求高，螺絲孔的位置數(shù)據(jù)是通過工程師從產(chǎn)品外殼CAD檔導(dǎo)出，并由工·程師導(dǎo)入全自動(dòng)鎖螺絲機(jī)，再通過編程、優(yōu)化后方可進(jìn)行鎖螺絲，這一方面要求有高素質(zhì)的操作人員，另一方面，前期處理占用了大量時(shí)間。總之，現(xiàn)有的鎖螺絲技術(shù)的主要問題在于不能快速有效地獲得精確的螺絲孔位置，鎖螺絲的前期準(zhǔn)備工作時(shí)間較長，花費(fèi)的人工成本較聞等。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種自動(dòng)鎖螺絲方法及裝置，可更快速有效的檢測出螺絲孔，提高檢測螺絲孔的成功率，并且縮短鎖螺絲的前期準(zhǔn)備工作時(shí)間，減少人工成本。本發(fā)明提供的一種自動(dòng)鎖螺絲方法，包括對工件進(jìn)行螺絲孔位置檢測，然后將螺絲鎖到工件上檢測出位置的螺絲孔中，所述的螺絲孔位置檢測具體包括下述步驟影像采集、影像處理、坐標(biāo)提取。影像采集步驟用于采集光源照射下的工件的圖像；影像處理步驟用于在所述圖像所在的平面建立坐標(biāo)系，對所述圖像進(jìn)行檢測得到螺絲孔區(qū)域；坐標(biāo)提取步驟用于測量所述圖像中螺絲孔的中心點(diǎn)坐標(biāo)值。坐標(biāo)提取步驟具體包括測量出所述圖像中螺絲孔區(qū)域的重心坐標(biāo)值；對所述圖像進(jìn)行Canny算子邊緣提取測量出螺絲孔區(qū)域的全部邊緣點(diǎn)及其坐標(biāo)值；分別測量出所述螺絲孔區(qū)域的全部邊緣點(diǎn)與其重心的距離，根據(jù)所述距離的大小將所述螺絲孔區(qū)域的全部邊緣點(diǎn)分成一個(gè)或多個(gè)集合；查找在所述螺絲孔區(qū)域的邊緣點(diǎn)集合所形成螺絲孔區(qū)域的邊界線的一條弦，所述弦與其中點(diǎn)和相應(yīng)螺絲孔區(qū)域重心的連線相垂直；利用弦的端點(diǎn)的梯度過圓心，測量得到所述螺絲孔中心的坐標(biāo)值。上述的一種自動(dòng)鎖螺絲方法方法還可進(jìn)一步包括優(yōu)選鎖螺絲工作路徑的步驟，所述將螺絲鎖到工件上檢測出位置的螺絲孔的過程按優(yōu)選出的工作路徑進(jìn)行。上述的影像處理步驟中還可進(jìn)一步包括對所述圖像進(jìn)行濾波、銳化和分割的過程。本發(fā)明同時(shí)還提供一種自動(dòng)鎖螺絲裝置，包括主機(jī)、控制部分、執(zhí)行部分、工作頭部、外部數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊、顯示部分，還包括影像采集系統(tǒng)、光源、影像處理單元、坐標(biāo)提取單元；主機(jī)用于控制和管理各組成部分，控制部分用于控制執(zhí)行部分的工作，工作頭部在執(zhí)行部分的控制下完成鎖螺絲的工作；所述影像采集系統(tǒng)用于采集工件的圖像并發(fā)送到所述影像處理單元，所述光源用于給工件曝光照射，所述影像處理單元用于在所述圖像所在的平面建立坐標(biāo)系，然后對所述圖像進(jìn)行檢測得到螺絲孔區(qū)域并發(fā)送到坐標(biāo)提取單元，所述坐標(biāo)提取單元用于測量所述圖像中螺絲孔的中心點(diǎn)精確坐標(biāo)并發(fā)送給主機(jī)，所述光源的曝光時(shí)間及頻率由控制部分進(jìn)行控制；所述的外部數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊，能夠?qū)肼萁z孔中心的坐標(biāo)值、螺絲參數(shù)、工件的材料屬性。坐標(biāo)提取單元包括測量所述圖像中螺絲孔區(qū)域的重心坐標(biāo)的模塊；對所述圖像進(jìn)行Canny算子邊緣提取測量出螺絲孔區(qū)域的全部邊緣點(diǎn)及其坐標(biāo)的模塊；分別測量出所述螺絲孔區(qū)域的全部邊緣點(diǎn)與其重心的距離，根據(jù)所述距離的大小將所述螺絲孔區(qū)域的全部邊緣點(diǎn)分成一個(gè)或多個(gè)集合的模塊；查找在所述螺絲孔區(qū)域的邊緣點(diǎn)集合所形成螺絲孔區(qū)域的邊界線的一條弦的模塊，所述弦與其中點(diǎn)和相應(yīng)螺絲孔區(qū)域重心的連線相垂直；利用弦的端點(diǎn)的梯度過圓心，測量得到所述螺絲孔中心的坐標(biāo)的模塊。上述的執(zhí)行部分包括控制工作頭部在平面方向上移動(dòng)的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)、控制工作頭部上下移動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)、控制工作頭部旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)、螺絲排列機(jī)和螺絲傳送機(jī)構(gòu)。上述的顯示部分包括IXD液晶屏和報(bào)警燈，IXD液晶屏連接于所述主機(jī)，用于顯示所述自動(dòng)鎖螺絲裝置的工作狀態(tài)、工作頭部的坐標(biāo)位置、工作頭部的工作路徑；報(bào)警燈用于對所述自動(dòng)鎖螺絲裝置的異常工作狀態(tài)情況進(jìn)行報(bào)警提示。上述的主機(jī)上包括有上層軟件單元，用于對所述自動(dòng)鎖螺絲裝置的各組成部分進(jìn)行控制和管理、優(yōu)選工作頭部的工作路徑、管理操作人員指定的螺絲頭工作路徑、進(jìn)行螺絲參數(shù)設(shè)置。上述的一種自動(dòng)鎖螺絲裝置，還可進(jìn)一步包括傳感器部分，所述傳感器部分包括控制工作頭部平面方向位置的一個(gè)或多個(gè)限位傳感器、上下移動(dòng)位置的一個(gè)或多個(gè)限位傳感器、檢測螺絲位置的位置傳感器、控制螺絲輸送的進(jìn)出料傳感器、檢測螺絲旋緊狀態(tài)的扭力傳感器、檢測工作頭部下降狀態(tài)的壓力傳感器。上述的一種自動(dòng)鎖螺絲裝置，還可進(jìn)一步包括網(wǎng)絡(luò)接口模塊，通過所述網(wǎng)絡(luò)接口模塊，該自動(dòng)鎖螺絲裝置能夠連接到局域網(wǎng)或因特網(wǎng)。上述的光源為LED光源，該LED光源包括紅、綠、藍(lán)三種。上述的影像處理單元內(nèi)還可進(jìn)一步包括將所述圖像進(jìn)行濾波、銳化和分割的模塊。本發(fā)明的有益效果能夠自動(dòng)檢測螺絲孔，尤其是在圖像質(zhì)量不好時(shí)能夠更快速準(zhǔn)確的檢測螺絲孔的位置，并且能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程、優(yōu)化鎖螺絲的工作路徑，兼容性增強(qiáng)，提高了產(chǎn)品換線效率和組裝效率，減少了對技術(shù)工程師的依賴。減少了人工成本，提高了工作效率高。


圖I為本發(fā)明提供方法的流程 圖2為本發(fā)明提供裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖3為根據(jù)重心和圓的關(guān)系原理測量螺絲孔中心坐標(biāo)過程示意 圖4為本發(fā)明提供裝置的結(jié)構(gòu)裝配 圖5為本發(fā)明提供裝置的工作頭部結(jié)構(gòu)示意 圖中1.電控箱前門，2.物料輸送前輪，3.物料輸送帶，4.裝置框架，5. X軸絲杠，6.工作頭部，7.顯示器，8.物料輸送后輪，9.進(jìn)料口，10.輸送螺絲管，11.工作頭部支架(左)，12.工作頭部支撐板，13. X軸絲杠(同5)，14.絲杠螺母，15.橫杠，16.螺絲排列機(jī)，17工作頭部支架(右)，18. R軸步進(jìn)電機(jī)，19.相機(jī)，20. Z軸外殼，21.螺絲停留塊，22.光源，23. Z軸步進(jìn)電機(jī)，24.工作頭下支板。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。如圖I所示，本發(fā)明提供的一種自動(dòng)鎖螺絲方法，包括對工件進(jìn)行螺絲孔位置檢測，然后將螺絲鎖到工件上檢測出位置的螺絲孔中，所述的螺絲孔位置檢測具體包括下述步驟影像采集、影像處理、坐標(biāo)提取。影像采集步驟用于采集光源照射下的工件的圖像。影像處理步驟用于設(shè)定圖像質(zhì)量閾值T，對圖像進(jìn)行平滑濾波、銳化，將圖像二值化成灰度圖像，在所述圖像所在的平面建立坐標(biāo)系，水平方向?yàn)閄軸，垂直方向?yàn)閅軸，根據(jù)灰度值對圖像進(jìn)行檢測，分割圖像得到候選的螺絲孔區(qū)域。坐標(biāo)提取步驟用于測量出圖像中螺絲孔的中心點(diǎn)坐標(biāo)值，具體包括測量出所述圖像中螺絲孔區(qū)域的重心坐標(biāo)值；檢測得到所述圖像中各個(gè)螺絲孔區(qū)域各自的邊緣點(diǎn)集合以及所述集合內(nèi)各點(diǎn)坐標(biāo)值；根據(jù)所述各個(gè)螺絲孔區(qū)域的重心坐標(biāo)值和與其對應(yīng)的邊緣點(diǎn)集合內(nèi)各點(diǎn)坐標(biāo)值，確定所述螺絲孔的中心點(diǎn)坐標(biāo)值。檢測得到所述圖像中各個(gè)螺絲孔區(qū)域各自的邊緣點(diǎn)集合以及所述集合內(nèi)各點(diǎn)坐標(biāo)值的過程具體包括步驟對所述圖像進(jìn)行Canny算子邊緣提取測量出螺絲孔區(qū)域的全部邊緣點(diǎn)及其坐標(biāo)值；分別測量出所述螺絲孔區(qū)域的全部邊緣點(diǎn)與其重心的距離，根據(jù)所述距離的大小將所述螺絲孔區(qū)域的全部邊緣點(diǎn)分成一個(gè)或多個(gè)集合。所述圖像中的螺絲孔重心和圓之間存在如下關(guān)系原理螺絲孔大部分是圓形，圓的重心和圓心重合，在圖像質(zhì)量好時(shí)，重心既是圓心；圖像質(zhì)量不好時(shí)，螺絲孔的完整度受到影響，從一邊開始影響，并開始逐漸模糊，產(chǎn)生一定的直線邊沿，根據(jù)圓的旋轉(zhuǎn)對稱性，其重心也會(huì)沿直線的中垂線方向偏移一定的距離，并且圖像關(guān)于直線中垂線對稱。按照上述螺絲孔重心和圓的關(guān)系原理，上述的根據(jù)所述各個(gè)螺絲孔區(qū)域的重心坐標(biāo)值和與其對應(yīng)的邊緣點(diǎn)集合內(nèi)各點(diǎn)坐標(biāo)值，確定所述螺絲孔的中心點(diǎn)坐標(biāo)值的過程，具體包括步驟查找在所述螺絲孔區(qū)域的邊緣點(diǎn)集合所形成螺絲孔區(qū)域的邊界線的一條弦，所述弦與其中點(diǎn)和相應(yīng)螺絲孔區(qū)域重心的連線相垂直；利用弦的端點(diǎn)的梯度過圓心，測量得到所述螺絲孔中心的坐標(biāo)值。如圖3所示，以其中一個(gè)螺絲孔區(qū)域?yàn)槔M(jìn)一步對上述的確定所述螺絲孔的中心點(diǎn)坐標(biāo)值的過程進(jìn)行說明，假設(shè)該螺絲孔區(qū)域的重心為G，其步驟如下(1)設(shè)定圖像質(zhì)量閾值T;
(2)對圖像進(jìn)行平滑濾波、銳化，二值化和區(qū)域分割；
(3)設(shè)定重心偏移距離的閥值為dO和預(yù)設(shè)半徑范圍；
(4)判斷圖像質(zhì)量是否大于閾值T，大于則轉(zhuǎn)到(7)，否則轉(zhuǎn)到(5);
(5)找出其連續(xù)區(qū)域的重心G，在該區(qū)域里找到其邊緣上的任意的兩點(diǎn)A、B，其坐標(biāo)分別為(X1, Y1)、(x2, y2)，連接該兩點(diǎn)成線段AB，算出線段AB的中點(diǎn)C的坐標(biāo)(x。，y0)；
A、B點(diǎn)與C點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算關(guān)系式為
(6)構(gòu)造直線AB為Lab,構(gòu)造直線GC為Le。，判斷Lab和Lee是否垂直，是則轉(zhuǎn)到(7)，否則轉(zhuǎn)到(4)重新在該螺絲孔區(qū)域里找到其邊緣上的另兩個(gè)點(diǎn)，作為新的A點(diǎn)和B點(diǎn)； (7)分別求出A點(diǎn)和B點(diǎn)的梯度方向的直線La和Lb，并判斷直線La和直線Lab的夾角與Lb和直線Lab的夾角是否相等，如果不相等則重新在該螺絲孔區(qū)域里找到其邊緣上的另兩個(gè)點(diǎn)，作為新的A點(diǎn)和B點(diǎn)；
(8)求La和Lb的焦點(diǎn)O的坐標(biāo)(m,η),并判斷O點(diǎn)到G點(diǎn)(圖像質(zhì)量大于Τ)或直線Lgc(圖像質(zhì)量不大于Τ)的距離d是否小于閾值dO，是，則保留為該焦點(diǎn)O為該區(qū)域的圓心，否，則舍去；
(9)求該區(qū)域的圓心半徑r，即A點(diǎn)到焦點(diǎn)O的距離，并判斷該半徑是否與實(shí)際的螺絲孔半徑的大小范圍相符，是，則確認(rèn)焦點(diǎn)O為其中一個(gè)螺絲孔在本次抓取的圖像中的的中心，其坐標(biāo)為(m，η)；
(10)坐標(biāo)提取單元根據(jù)上述檢測出的螺絲孔在圖像中的坐標(biāo)，控制單元發(fā)給步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)，絲杠的參數(shù)和步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)計(jì)算出產(chǎn)品外殼上螺絲孔的具體坐標(biāo)，并儲(chǔ)存到主機(jī)；
本實(shí)施例的一種自動(dòng)鎖螺絲方法方法，在將螺絲鎖到工件上檢測出位置的螺絲孔之前，還包括優(yōu)選鎖螺絲工作路徑的步驟，按優(yōu)選出的工作路徑，將螺絲鎖到工件上檢測出位置的螺絲孔的過程進(jìn)行。本實(shí)施例中，以工件上螺絲的裝配時(shí)間最小為工作路徑優(yōu)選原則。如圖2所示，本發(fā)明提供的一種自動(dòng)鎖螺絲裝置，包括主機(jī)、控制部分、執(zhí)行部分、工作頭部、外部數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊、顯示部分，還包括影像采集系統(tǒng)、光源、影像處理單元、坐標(biāo)提取單元。主機(jī)用于控制和管理各組成部分，控制部分用于接收主機(jī)發(fā)送的鎖螺絲工作程序，并根據(jù)該工作程序控制執(zhí)行部分的工作，工作頭部在執(zhí)行部分的控制下完成鎖螺絲的工作。影像采集系統(tǒng)用于采集工件的圖像并發(fā)送到影像處理單元，光源用于給工件曝光照射；在影像采集系統(tǒng)采集工件的圖像時(shí)，由控制部分控制光源的曝光時(shí)間及頻率。影像處理單元用于將圖像二值化成灰度圖像，在所述圖像所在的平面建立坐標(biāo)系，水平方向?yàn)閄軸，垂直方向?yàn)閅軸，根據(jù)灰度值對圖像進(jìn)行檢測，分割圖像得到候選的螺絲孔區(qū)域，然后將檢測得到螺絲孔區(qū)域發(fā)送到坐標(biāo)提取單元。該影像處理單元內(nèi)包括將所述圖像進(jìn)行濾波、銳化的模塊。坐標(biāo)提取單元用于測量所述圖像中螺絲孔的中心點(diǎn)精確坐標(biāo)并發(fā)送給主機(jī)。坐標(biāo)提取單元包括測量所述圖像中螺絲孔區(qū)域的重心坐標(biāo)的模塊；檢測得到所述圖像中各個(gè)螺絲孔區(qū)域各自的邊緣點(diǎn)集合以及所述集合內(nèi)各點(diǎn)坐標(biāo)的模塊；根據(jù)所述各個(gè)螺絲孔區(qū)域的重心坐標(biāo)值和與其對應(yīng)的邊緣點(diǎn)集合內(nèi)各點(diǎn)坐標(biāo)值，結(jié)合控制部分發(fā)給執(zhí)行部分的步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)、絲杠參數(shù)，確定所述螺絲孔的中心點(diǎn)精確坐標(biāo)的模塊。上述的檢測得到所述圖像中各個(gè)螺絲孔區(qū)域各自的邊緣點(diǎn)集合以及所述集合內(nèi)各點(diǎn)坐標(biāo)的模塊內(nèi)包括對所述圖像進(jìn)行Canny算子邊緣提取測量出螺絲孔區(qū)域的全部邊緣點(diǎn)及其坐標(biāo)的模塊；分別測量出所述螺絲孔區(qū)域的全部邊緣點(diǎn)與其重心的距離，根據(jù)所述距離的大小將所述螺絲孔區(qū)域的全部邊緣點(diǎn)分成一個(gè)或多個(gè)集合的模塊。上述的根據(jù)所述各個(gè)螺絲孔區(qū)域的重心坐標(biāo)值和與其對應(yīng)的邊緣點(diǎn)集合內(nèi)各點(diǎn)坐標(biāo)值，確定所述螺絲孔的中心點(diǎn)精確坐標(biāo)的模塊內(nèi)包括查找在所述螺絲孔區(qū)域的邊緣 點(diǎn)集合所形成螺絲孔區(qū)域的邊界線的一條弦的模塊，所述弦與其中點(diǎn)和相應(yīng)螺絲孔區(qū)域重心的連線相垂直；利用弦的端點(diǎn)的梯度過圓心，測量得到所述螺絲孔中心的坐標(biāo)的模塊。上述的執(zhí)行部分包括控制工作頭部在平面方向上移動(dòng)的X軸和Y軸兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)、控制工作頭部上下移動(dòng)的Z軸步進(jìn)電機(jī)、控制工作頭部旋轉(zhuǎn)的R軸步進(jìn)電機(jī)、螺絲排列機(jī)和螺絲傳送機(jī)構(gòu)。上述的一種自動(dòng)鎖螺絲裝置，還包括傳感器部分，所述傳感器部分包括控制工作頭部平面方向位置的一個(gè)或多個(gè)限位傳感器、上下移動(dòng)位置的一個(gè)或多個(gè)限位傳感器、檢測螺絲位置的位置傳感器、控制螺絲輸送的進(jìn)出料傳感器、檢測螺絲旋緊狀態(tài)的扭力傳感器、檢測工作頭部下降狀態(tài)的壓力傳感器。控制部分控制執(zhí)行部分的X和Y軸步進(jìn)電機(jī)，使鎖螺絲的工作頭部移動(dòng)到準(zhǔn)確位置，并控制Z軸步進(jìn)電機(jī)，使工作頭部下移到合適的深度后，控制R軸步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，開始鎖螺絲，根據(jù)傳感器部分各個(gè)傳感器的反饋信號，得到螺絲鎖緊狀態(tài)。上述的顯示部分包括IXD液晶屏和報(bào)警燈，IXD液晶屏連接于所述主機(jī)，用于顯示所述自動(dòng)鎖螺絲裝置的工作狀態(tài)、工作頭部的坐標(biāo)位置、工作頭部的工作路徑；報(bào)警燈用于對所述自動(dòng)鎖螺絲裝置的異常工作狀態(tài)情況進(jìn)行報(bào)警提示。上述的主機(jī)上包括有上層軟件單元，用于優(yōu)選工作頭部的工作路徑、管理操作人員指定的螺絲頭工作路徑、進(jìn)行螺絲參數(shù)設(shè)置。上述的外部數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊，能夠?qū)肼萁z孔中心的坐標(biāo)值、螺絲參數(shù)、工件和螺絲的材料屬性(屈服極限、加工硬度、應(yīng)變速率、熱軟化系數(shù)、熱導(dǎo)率、彈性模量、泊松比、熔點(diǎn)、密度等)。上述的一種自動(dòng)鎖螺絲裝置，還可進(jìn)一步包括網(wǎng)絡(luò)接口模塊，通過所述網(wǎng)絡(luò)接口模塊，該自動(dòng)鎖螺絲裝置能夠連接到局域網(wǎng)或因特網(wǎng)。優(yōu)選的，上述的光源為LED光源，該LED光源包括紅、綠、藍(lán)三種。如圖4和圖5所示，本實(shí)施例的一種自動(dòng)鎖螺絲裝置的架構(gòu)還包括在左進(jìn)料口處裝有物料輸送前輪，右進(jìn)料口處裝有物料輸送后輪；架構(gòu)內(nèi)裝有前軸承座，后軸承座及線性導(dǎo)軌；架構(gòu)前裝有電控箱前門，左部、右部，上部裝有外殼。其中在物料輸送前輪和物料輸送后輪上裝有物料輸送帶。
其中軸承座內(nèi)裝有軸承，軸承內(nèi)裝有Y軸絲杠，絲杠通過聯(lián)軸器與步進(jìn)電機(jī)連接；線性導(dǎo)軌上裝有平臺(tái)支架。其中平臺(tái)支架上裝有軸承座，軸承座內(nèi)裝有軸承，與軸承箱配合的是X軸絲杠，絲杠通過聯(lián)軸器與步進(jìn)電機(jī)連接。其中X軸絲杠上裝有絲杠螺母，與絲杠螺母相連的是工作頭部支撐板；工作頭部支撐板上裝有工作頭部支架，工作頭部支架上裝有橫桿，在橫桿上裝有螺絲排列機(jī)。其中工作頭部支架(右)上裝有用于采集圖像的相機(jī)，工作頭部支架(左)上裝有工作頭部下支板。下支板下裝有光源和Z軸步進(jìn)電機(jī)，在下支板右邊裝有Z軸外殼，內(nèi)有Z軸桿和軸承，在Z軸外殼上邊和Z軸桿相連的是R軸步進(jìn)電機(jī)。其中螺絲排列機(jī)相連的是輸送螺絲管，輸送螺絲管的下端連有螺絲停留塊?！ぷ鴺?biāo)提取單元將圖像中螺絲孔的中心點(diǎn)精確坐標(biāo)發(fā)送給主機(jī)后，主機(jī)控制將螺絲孔坐標(biāo)顯示的顯示部分上，必要時(shí)可對螺絲孔坐標(biāo)作修改。通過外部數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊輸入螺絲參數(shù)(螺絲規(guī)格、螺距、中徑、工作高度、圓角半徑等)后，主機(jī)開始自動(dòng)優(yōu)化工作頭部的工作路徑，并下載到控制部分?？刂撇糠挚刂茍?zhí)行部分X、Y軸步進(jìn)電機(jī)，移動(dòng)工作頭部到第一個(gè)螺絲孔位置，在移動(dòng)過程中，螺絲排列機(jī)工作并把排列好的螺絲經(jīng)輸送螺絲管送到螺絲停留塊。控制部分控制Z軸步進(jìn)電機(jī)開始工作，工作頭部將相應(yīng)的螺絲送入螺絲孔，控制部分并根據(jù)壓力傳感器判斷螺絲狀態(tài)?？刂撇糠挚刂芌軸步進(jìn)電機(jī)開始工作，工作頭部將相應(yīng)的螺絲鎖入螺絲孔，控制部分根據(jù)扭力傳感器判斷螺絲狀態(tài)并及時(shí)停止R軸步進(jìn)電機(jī)?？刂撇糠挚刂芞軸步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，工作頭部縮回，并移動(dòng)到下一個(gè)螺絲孔，并開始鎖這個(gè)螺絲孔相應(yīng)的螺絲，直至鎖完工件上的全部螺絲，在控制部分的控制下，執(zhí)行部分X、Y軸步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)工作頭部返回原位。以上僅為通過優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明的主要原則和精神進(jìn)行的陳述，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)鎖螺絲方法，包括對工件進(jìn)行螺絲孔位置檢測，然后將螺絲鎖到工件上檢測出位置的螺絲孔中，其特征在于，所述的螺絲孔位置檢測具體包括下述步驟影像采集、影像處理、坐標(biāo)提?。? 所述影像采集步驟用于采集光源照射下的工件的圖像； 所述影像處理步驟用于在所述圖像所在的平面建立坐標(biāo)系，對所述圖像進(jìn)行處理得到螺絲孔區(qū)域； 所述坐標(biāo)提取步驟用于檢測所述螺絲孔區(qū)域中螺絲孔的中心點(diǎn)坐標(biāo)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自動(dòng)鎖螺絲方法，其特征在于，所述坐標(biāo)提取步驟具體包括 測量出所述圖像中螺絲孔區(qū)域的中心點(diǎn)坐標(biāo)值； 對所述圖像進(jìn)行Canny算子邊緣提取測量出螺絲孔區(qū)域的全部邊緣點(diǎn)及其坐標(biāo)值； 分別測量出所述螺絲孔區(qū)域的全部邊緣點(diǎn)與其重心的距離，根據(jù)所述距離的大小將所述螺絲孔區(qū)域的全部邊緣點(diǎn)分成一個(gè)或多個(gè)集合； 查找在所述螺絲孔區(qū)域的邊緣點(diǎn)集合所形成螺絲孔區(qū)域的邊界線的一條弦，所述弦與其中點(diǎn)和相應(yīng)螺絲孔區(qū)域重心的連線相垂直； 利用弦的端點(diǎn)的梯度過圓心，測量得到所述螺絲孔中心的坐標(biāo)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自動(dòng)鎖螺絲方法，其特征在于，還包括優(yōu)選鎖螺絲工作路徑的步驟，所述將螺絲鎖到工件上檢測出位置的螺絲孔的過程按優(yōu)選出的工作路徑進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的一種自動(dòng)鎖螺絲方法，其特征在于，所述影像處理步驟還包括對所述圖像進(jìn)行濾波、銳化和分割的過程。
5.一種自動(dòng)鎖螺絲裝置，包括主機(jī)、控制部分、執(zhí)行部分、工作頭部、外部數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊、顯示部分，主機(jī)用于控制和管理各組成部分，控制部分用于控制執(zhí)行部分的工作，工作頭部在控制部分的控制下完成鎖螺絲的工作，其特征在于，還包括影像采集系統(tǒng)、光源、影像處理單元、坐標(biāo)提取單元，所述影像采集系統(tǒng)用于采集工件的圖像并發(fā)送到所述影像處理單元，所述光源用于給工件曝光照射，所述影像處理單元用于在所述圖像所在的平面建立坐標(biāo)系，然后對所述圖像進(jìn)行檢測得到螺絲孔區(qū)域并發(fā)送到坐標(biāo)提取單元，所述坐標(biāo)提取單元用于測量所述圖像中螺絲孔的中心點(diǎn)精確坐標(biāo)并發(fā)送給主機(jī)，所述光源的曝光時(shí)間及頻率由控制部分進(jìn)行控制；所述的外部數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊，能夠?qū)肼萁z孔中心的坐標(biāo)值、螺絲參數(shù)、工件的材料屬性。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自動(dòng)鎖螺絲裝置，其特征在于，所述坐標(biāo)提取單元包括 測量所述圖像中螺絲孔區(qū)域的重心坐標(biāo)的模塊； 對所述圖像進(jìn)行Canny算子邊緣提取測量出螺絲孔區(qū)域的全部邊緣點(diǎn)及其坐標(biāo)的模塊； 分別測量出所述螺絲孔區(qū)域的全部邊緣點(diǎn)與其重心的距離，根據(jù)所述距離的大小將所述螺絲孔區(qū)域的全部邊緣點(diǎn)分成一個(gè)或多個(gè)集合的模塊； 查找在所述螺絲孔區(qū)域的邊緣點(diǎn)集合所形成螺絲孔區(qū)域的邊界線的一條弦的模塊，所述弦與其中點(diǎn)和相應(yīng)螺絲孔區(qū)域重心的連線相垂直； 利用弦的端點(diǎn)的梯度過圓心，測量得到所述螺絲孔中心的坐標(biāo)的模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自動(dòng)鎖螺絲裝置，其特征在于，所述的執(zhí)行部分包括控制工作頭部在平面方向上移動(dòng)的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)、控制工作頭部上下移動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)、控制工作頭部旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)、螺絲排列機(jī)和螺絲傳送機(jī)構(gòu)；所述的顯示部分包括LCD液晶屏和報(bào)警燈，所述LCD液晶屏連接于所述主機(jī)，用于顯示所述自動(dòng)鎖螺絲裝置的工作狀態(tài)、工作頭部的坐標(biāo)位置、工作頭部的工作路徑；所述報(bào)警燈用于對所述自動(dòng)鎖螺絲裝置的異常工作狀態(tài)情況進(jìn)行報(bào)警提示；所述的主機(jī)上包括上層軟件單元，用于優(yōu)選工作頭部的工作路徑、管理操作人員指定的工作頭部的工作路徑、進(jìn)行螺絲參數(shù)設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自動(dòng)鎖螺絲裝置，其特征在于，還包括傳感器部分和網(wǎng)絡(luò)接口模塊；所述傳感器部分包括控制工作頭部平面方向位置的一個(gè)或多個(gè)限位傳感器、上下移動(dòng)位置的一個(gè)或多個(gè)限位傳感器、檢測螺絲位置的位置傳感器、控制螺絲輸送的進(jìn)出料傳感器、檢測螺絲旋緊狀態(tài)的扭力傳感器、檢測工作頭部下降狀態(tài)的壓力傳感器；通過所述網(wǎng)絡(luò)接口模塊，所述自動(dòng)鎖螺絲裝置能夠連接到局域網(wǎng)或因特網(wǎng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自動(dòng)鎖螺絲裝置，其特征在于，所述的光源為LED光源，所述的LED光源包括紅、綠、藍(lán)三種。
10.根據(jù)權(quán)利要求5-9之一所述的一種自動(dòng)鎖螺絲裝置，其特征在于，所述的影像處理單元內(nèi)包括將所述圖像進(jìn)行濾波、銳化和分割的模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開一種自動(dòng)鎖螺絲方法及裝置，通過影像采集系統(tǒng)采集圖像，對采集到的圖像進(jìn)行濾波、銳化和分割，利用重心偏移螺絲孔檢測方法檢測螺絲孔的位置坐標(biāo)，根據(jù)取得的螺絲孔的位置坐標(biāo)自動(dòng)編程及優(yōu)化鎖螺絲的工作路徑，將螺絲鎖到螺絲孔中?？梢愿焖俑行У臋z測出螺絲孔、提高檢測螺絲孔的成功率、減少對工程師的依賴、減少人工成本、提高工作效率。
文檔編號B23P19/06GK102909548SQ20121038651
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月13日
發(fā)明者黃知超, 張科偉, 李震, 張彤, 范興明, 王斌 申請人:桂林電子科技大學(xué)