【摘 要】
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传统电视机生产工艺中,背板灯条固定采用人工贴装胶带方式。为减少人工成本提高设备自动化水平,采用机器人自动喷胶方式替代人工贴装,其关键技术在于电视节背板工件的视觉定位算法,尤其是复杂工业生产中强干扰环境下大尺寸电视机背板工件的精确定位问题。传统的视觉定位技术采用单个相机对背板中心位置的某些特征进行模板匹配,但是大尺寸电视机背板采用此方法存在明显的误差放大效应且实时性不佳。本文拟采用双目视觉融合定位技
【基金项目】
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企事业单位委托项目:基于机器视觉的电视机背板自动喷胶机器人系统,项目编号607200355
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传统电视机生产工艺中,背板灯条固定采用人工贴装胶带方式。为减少人工成本提高设备自动化水平,采用机器人自动喷胶方式替代人工贴装,其关键技术在于电视节背板工件的视觉定位算法,尤其是复杂工业生产中强干扰环境下大尺寸电视机背板工件的精确定位问题。传统的视觉定位技术采用单个相机对背板中心位置的某些特征进行模板匹配,但是大尺寸电视机背板采用此方法存在明显的误差放大效应且实时性不佳。本文拟采用双目视觉融合定位技术,抓取电视机背板工件的两个角点,在复杂背景中进行图像分割、轮廓点查找,拟合计算出背板的直角边。通过两个直角角点的连线计算倾斜角,以此提高定位数据中倾角的精确度。主要研究工作如下:(1)针对图像分割问题:提出了一种基于自适应极值中值滤波、改进的最大类间方差法和改进的自适应闭运算算法的组合图像分割算法。此方法首先采用自适应极值中值滤波,减小噪声干扰且能保护图像边缘信息;再通过改进的最大类间方差法完成初步的图像分割;针对不同类型工件边缘缝隙宽度不同的问题,提出了基于目标工件轮廓特征的自适应闭运算算法,可以实现良好的缝隙填充效果;最后通过电视机背板的几何矩特征去除背景干扰,实现图像中目标工件的图像分割。(2)针对轮廓检测问题:提出了一种基于目标工件轮廓特征的图像轮廓点快速检测算法。结合目标工件的轮廓特征和传统图像轮廓点检测算法思路,通过降低计算维度,提出了一种基于目标工件轮廓特征的图像轮廓点快速检测算法。(3)针对直角角点定位问题:提出了两种定位算法。一种是基于多约束条件和改进的概率霍夫直线检测算法的直角定位算法。通过设置多个约束条件,降低错误直线的检出率;通过融合随机霍夫变换(RHT)与概率霍夫变换(PHT)的优点,提出了改进的概率霍夫直线检测算法。并采用基于目标工件轮廓特征的图像轮廓点快速检测算法检测出的两组轮廓点作为种子集,以此降低RHT算法与PHT算法选取种子点的盲目性,实现了快速准确的定位效果。另一种是基于卷积和直线拟合评价指标的工件轮廓直角定位算法。此方法针对最小二乘法拟合直线的拟合效果评价参数在点集近似平行坐标轴时失效的问题,提出了此参数的新的计算方法;将卷积与拟合效果评价参数相结合,实现了点集中直线点的筛选;最后通过两次直线拟合,计算出直线方程,得到定位数据。此算法在保证准确性的同时提高了实时性和稳定性。(4)针对人机交互问题:开发了视觉系统的界面软件。采用C++编程语言,结合MFC应用程序框架开发了界面软件;采用My Sql数据库存储数据;在软件中嵌入CAD图纸解析程序,规划最优喷胶路径;利用开源串口库实现了与下位机的通信。通过多组实验及现场生产测试结果分析,本文中的定位算法可以胜任复杂背景和强干扰环境下的所有类型及尺寸的电视机背板的精确定位,稳定性十分可靠,定位成功率高于99.9%,实时性和定位精确度都能满足实际工业生产要求。目前系统已经通过验收,正式投产,预计年产量超百万台。
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