基于机器视觉的电视机背板定位技术研究

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随着我国经济和科技的快速发展,以家用电器为代表的传统制造业正在积极谋求转型升级,实现生产过程的智能化。基于机器视觉的生产方式能够提高生产效率和降低劳动成本,开始被广泛地应用于家电的生产过程中。在电视机生产的过程中,需要对电视机背板进行喷胶这一操作,一般将背板放置于传送带或者二维平面内,采用单目视觉方式对电视机背板进行定位,实现自动化喷胶。该方法具有结构较为简单,成本较低,易于实现等优点而被广泛应用。但随着生活质量的提高,大尺寸电视机越来越受到广大消费者的欢迎,原有的单相机定位的方法已无法适应现有的大尺寸电视机背板生产要求。因此,本课题将针对单目视觉方法在大尺寸的电视机背板喷胶过程中定位精度不高的问题,提出了一种双相机的平面大尺寸工件快速定位的方法,使其满足现有大尺寸电视机背板的生产需求。本文的主要研究内容如下:(1)对视觉定位系统进行了选型。分析对比了双相机立体定位方法和平面定位方法两种方案,选取了双相机平面定位方法作为本系统的定位方法;针对实际生产的需求,讨论了硬件设备的性能参数,对系统的主要硬件进行了选型,并成功搭建了大尺寸电视机背板的生产实验平台。(2)对视觉定位系统标定方面。阐述了相机成像原理并建立了成像模型,使用了张正友标定方法对相机进行了标定,获得了相机的内部参数和外部参数。阐述了机械手和相机的标定模型,并用九点标定方法得到了图像像素坐标系与机器人坐标系的转换关系。(3)在视觉定位系统的图像处理方面。先对原始图像进行了粗剪裁,然后,通过统计的方法对边缘区域进行细剪裁,得到了图像的感兴趣区域(ROI),再使用高斯滤波算法对图像进行预处理来减少噪声干扰,提出了一种水平和竖直边缘检测方法,提取了电视机背板的边缘轮廓信息。最后,对提取的边缘用基于Hough变换的直线拟合方法得到了精确的角点位置。(4)视觉定位系统的实现及测试。介绍了CAD读取路径的流程,分析了单相机定位方式和双相机定位方式的实习方式,比较了两种定位方法异同,得到了电视机背板坐标系与机器人坐标系之间的转换关系。在此基础上,对两种定位方式进行了实验测试,并从快速性、准确性和稳定性三个生产指标对系统进行了分析,验证了双相机定位系统的可行性和可靠性。
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