1.一种用于机械手定点取放FPC板的机器视觉系统,其特征在于,包括:光源、镜头、相机、计算机;其中光源、镜头、相机同心,光源给FPC板提供稳定光照,反射回来的光进入镜头,成像于相机感光面,经转换后图像数据传输给计算机,计算机获取图像后进行算法处理,计算出旋转角度和位移,传输给机械手,使得机械手能够精确取放FPC板。
2.根据权利要求1所述的一种用于机械手定点取放FPC板的机器视觉系统,其特征在于,所述光源采用大小为100mm~200mm范围、角度30°~60°范围的红色环形光源,距离产品高度在80mm~100mm范围内,使产品在图像中呈现为亮区域,背景为暗区域。
3.根据权利要求1所述的一种用于机械手定点取放FPC板的机器视觉系统,其特征在于,所述镜头采用20mm~30mm范围内的定焦工业镜头,成像清晰。
4.根据权利要求1所述的一种用于机械手定点取放FPC板的机器视觉系统,其特征在于,计算机采用工控机。
5.一种用于机械手定点取放FPC板的方法,其特征在于,包括生产前的标定方法和生产过程的控制方法;
所述生产前的标定方法如下:
S1:将产品吸附在机械手吸嘴上,移动到相机上方,调整机械手高度、镜头焦距,使产品成像清晰,记录为拍照位;
S2:相机标定:在拍照位视野内设定9个机械手平移位置,分别吸取产品在这9个位置拍照,记录每个位置机械手的坐标QX、QY,图像传回视觉软件,通过图像算法计算产品定位点像素坐标PX、PY并记录,9个位置都记录好后计算出转换矩阵M0,公式如下:其中QX、QX表示机械手在每个位置的实际坐标,PX、PY表示每个位置拍摄的图像中产品的定位点像素坐标,M0表示所要求的转换矩阵,minimum1表示最小值,即等式左边求导计算出极小值时,对应的M0的值就是所要求的转换矩阵。
S3:机械手旋转中心标定:将产品吸附在机械手吸嘴上,移动到拍照位,控制机械手旋转9次,每次旋转5°,分别拍照,图像传回视觉软件,记录图像中产品定位点像素坐标,9个位置都记录好后拟合出一个圆,圆心坐标就是所要求的旋转中心像素坐标,公式如下:其中PX[i]、PY[i]表示图像中产品定位点像素坐标,PXc、PYc表示所要拟合求出的旋转中心坐标,R表示所要拟合求出的圆半径,minimum2表示最小值,即等式左边求导计算出极小值时,对应的点(PXc、PYc)为圆心,R为半径的圆就是拟合出的圆,圆心坐标(PXc、PYc)就是所要求的旋转中心像素坐标;
S4:设置基准:将产品放置在折弯机上,机械手移动到产品上方吸取产品,记录机械手基准放料位置坐标QX0、QY0,吸取产品后平行移动到拍照位,拍摄图像传回计算机,用图像算法计算产品基准角度θ0并记录;
所述生产过程的控制方法如下:
S5:机械手移动到设定好的位置吸取传送带上载具中的产品,移动到拍照位,拍摄图像,通过图像算法获得当前产品角度θ1以及产品定位点像素坐标PX1、PY1,调用S4中记录的产品基准角度θ0,获得产品应该旋转的角度θ2=(θ1-θ0),计算出旋转后的产品定位点像素坐标PX2、PY2,公式如下:其中,M1代表旋转变换矩阵,旋转中心为S3中计算出的旋转中心坐标PXc、PYc,旋转角度为产品需要旋转的角度θ2;
通过M1,以产品当前定位点像素坐标PX1、PY1作为输入,计算出旋转θ2角度后的定位点像素坐标PX2、PY2;
调用S2的转换矩阵M0将像素坐标PX2、PY2转换为机械手位置坐标QX2、QY2:然后调用S4中的机械手基准放料位置的坐标QX0、QY0,计算出机械手分别在X、Y方向需要移动的距离QX3、QY3,公式如下:QX3=QX2-QX0
QY3=QY2-QY0
将旋转角度θ2和平移量QX3、QY3发送给机械手,使得机械手旋转调整和平移调整之后将产品精准放入折弯机。
6.根据权利要求5所述的一种用于机械手定点取放FPC板的方法,其特征在于,在计算产品定位点像素坐标和产品角度时,采用如下图像算法:S1:模板匹配,在开始生产之前先拍摄产品图像,选取产品特征轮廓,创建模板,保存为模板文件,开始生产后在产品图像中用平方差匹配法查找模板,找到的模板就是产品在图像中的位置,公式如下:其中,T表示保存的模板,x′、y′是模板在图像中的像素坐标,I表示产品在图像中的区域,x、y是该区域的像素坐标,w表示图像宽,h表示图像高,M表示匹配结果,M值越小,代表模板与产品约匹配,当M值小于设定的值时,模板匹配成功;
S2:直线拟合,通过模板匹配找到产品后在产品上选取两条垂直边用最小二乘法进行直线拟合,获得两条直线,两条直线的交点像素坐标就是产品的定位点像素坐标,选取其中一条直线的角度定为产品的角度,公式如下:minimum3=∑(yi-a*xi-b)2
其中,(xi,yi)表示产品边缘线上离散的点,minimum3表示最小值,a、b表示所要拟合的直线y=a*x+b中未知数,即等式右边求导计算出极小值时,对应的a、b的值就是所要拟合的直线y=a*x+b中未知数。
7.根据权利要求6所述的一种用于机械手定点取放FPC板的方法,其特征在于,所述视觉软件系统包括:图像采集、图像显示、图像处理、网络通信、数学算法和数据管理。
8.根据权利要求7所述的一种用于机械手定点取放FPC板的方法,其特征在于,所述视觉软件系统的流程如下:S1:启动软件;
S2:选择产品型号,调用对应模板;
S3:连接机械手,实现通信;
S4:连接相机,实现通信;
S5:采集图像;
S6:在实时采集的图像中查找模板,如果查找失败,发送抛料信号给机械手;如果查找成功,拟合直线,计算出旋转角度和X、Y方向平移量,发送给机械手。