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CN112496696A - 一种智能手机内部射频线自动组装视觉测量系统 - Google Patents

一种智能手机内部射频线自动组装视觉测量系统 Download PDF

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CN112496696A CN202011337740.6A CN202011337740A CN112496696A CN 112496696 A CN112496696 A CN 112496696A CN 202011337740 A CN202011337740 A CN 202011337740A CN 112496696 A CN112496696 A CN 112496696A
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camera
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吴海彬
周文博
陈威
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Fuzhou University
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Abstract

本发明提出一种智能手机内部射频线自动组装视觉测量系统，包括控制器和与之相连的夹持器；夹持器下端设有可夹持射频线工件的夹爪；夹爪上方还设有相机组件；当在手机内部组装射频线时，夹持器取用射频线工件并移至手机工件上方后，控制器调整夹持器的位置，以使相机组件处于可在同一视野内对手机工件和被夹持的射频线工件拍照的工作姿态，控制器根据相机组件在工作姿态下的拍摄图像来识别手机内的射频线安装位以及被夹持射频线工件的当前位置，并控制夹持器把被夹持的射频线工件准确移至手机内的射频线安装位处；本发明能通过机器视觉技术来识别装配工件与装配位置，实现在智能手机内部自动进行射频线组装，且可以有效提高装配效率和准确率。

Description

一种智能手机内部射频线自动组装视觉测量系统
技术领域
本发明涉及机器视觉技术领域，尤其是一种智能手机内部射频线自动组装视觉测量系统。
背景技术
现如今手机射频线的组装主要是通过人工进行装配，装配效率低、人工成本高，在手机射频线装配线上，会使用大量的操作工人，提高了企业的生产成本，而在手机射频线的自动化组装过程中，由于手机射频线刚性不足、位姿不易固定，直接使用工业机器人装配容易出现装配失败的情况。本发明对于智能手机内部射频线自动组装引入视觉系统，可以有效提高装配效率和准确率。
发明内容
本发明提出一种智能手机内部射频线自动组装视觉测量系统，能通过机器视觉技术来识别装配工件与装配位置，实现在智能手机内部自动进行射频线组装，且可以有效提高装配效率和准确率。
本发明采用以下技术方案。
一种智能手机内部射频线自动组装视觉测量系统，所述测量系统包括控制器和与之相连的夹持器；所述夹持器下端设有可夹持射频线工件的夹爪；夹持器在夹爪上方还设有相机组件；当在手机内部组装射频线时，所述夹持器取用射频线工件并移至手机工件上方后，所述控制器调整夹持器的位置，以使相机组件处于可在同一视野内对手机工件和被夹持的射频线工件拍照的工作姿态，所述控制器根据相机组件在工作姿态下的拍摄图像来识别手机内的射频线安装位以及被夹持射频线工件的当前位置，并控制夹持器把被夹持的射频线工件准确移至手机内的射频线安装位处。
所述射频线的两端各有一IPEX端子；所述手机内的射频线安装位两端处各有一IPEX座子；当夹持器把被夹持的射频线工件准确移至手机内的射频线安装位处时，所述射频线的两个IPEX端子均分别位于射频线安装位的两个IPEX座子处。
所述夹持器安装于工业机器人处；所述控制器通过控制工业机器人来调整夹持器的姿态和位置；所述相机组件包括相机、相机镜头和照明光源；所述视觉测量系统的工作方法包括以下步骤；
步骤A1、通过夹持器已抓握好射频线的工业机器人运动到初始定位点，使所述其中一IPEX端子和一IPEX座子的高差在2mm以内，并调整夹持器位置，使IPEX端子和IPEX座子进入相机视野；
步骤A2、相机拍照，获取包括IPEX端子和IPEX座子的一帧图像；
步骤A3、控制器对相机拍照所获图像进行图像处理，获取IPEX端子和IPEX座子的坐标差值；
步骤A4、控制器把坐标差值传送给所述工业机器人，所述工业机器人基于坐标差值运动，使IPEX端子和IPEX座子坐标重合对准。
所述工业机器人基于以世界坐标系表述的坐标差值运动，所述步骤A3中的图像处理包括以下步骤；
步骤B1、对IPEX座子定位，求取IPEX座子的坐标值；
步骤B2、对IPEX端子的定位，求取IPEX端子的坐标值；
步骤B3、基于IPEX座子与IPEX端子在相机的图像坐标系的坐标，以及图像坐标系到世界坐标系的投影矩阵，求取IPEX座子与IPEX端子在世界坐标系下的坐标差值。
在步骤B2中，对IPEX端子的定位包括以下步骤；
步骤C1、对相机拍照所获图像进行图像滤波，并将相机输入的RGB格式图像转换成HSV格式图像；
步骤C2、分别选定HSV格式中三个通道的阈值区间，基于这三个阈值区间进行分割，得到IPEX端子的点集；
步骤C3、对IPEX端子的点集进行形态学变换、轮廓提取，得到IPEX端子的轮廓点集；
步骤C4、基于IPEX端子的轮廓点集进行矩形拟合，得到矩形的中心点作为射频线IPEX端子的坐标。
所述图像坐标系到世界坐标系的投影矩阵，通过相机标定来得到。
当相机组件处于可在同一视野内对手机工件和被夹持的射频线工件拍照的工作姿态时，相机镜头的轴心线垂直于IPEX座子所在平面。
当相机拍照时，所述照明光源对拍照目标照明。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于通过相机和控制器向工业机器人传输手机射频线的位置信息，从而辅助手机射频线的自动化组装，具有自动化程度高、准确率高的优点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是本发明的另一结构示意图；
附图3是射频线工件的示意图；
附图3a是射频线工件另一视角下的示意图；
附图4是工业机器人运动到初始定位点时手机与射频线的相对位置示意图；
附图5是射频线IPEX端子的示意图；
附图6是本发明对相机拍摄图像进行图像处理后的结果示意图；
图中：10-工业机器人；20-夹持器；30-相机；31-相机镜头；32-照明光源；40-控制器；50-射频线工件；51-手机工件；52-IPEX座子；53-IPEX端子；100-夹爪。
具体实施方式
如图所示，一种智能手机内部射频线自动组装视觉测量系统，所述测量系统包括控制器40和与之相连的夹持器20；所述夹持器下端设有可夹持射频线工件50的夹爪100；夹持器在夹爪上方还设有相机组件；当在手机内部组装射频线时，所述夹持器取用射频线工件并移至手机工件51上方后，所述控制器调整夹持器的位置，以使相机组件处于可在同一视野内对手机工件和被夹持的射频线工件拍照的工作姿态，所述控制器根据相机组件在工作姿态下的拍摄图像来识别手机内的射频线安装位以及被夹持射频线工件的当前位置，并控制夹持器把被夹持的射频线工件准确移至手机内的射频线安装位处。
所述射频线的两端各有一IPEX端子53；所述手机内的射频线安装位两端处各有一IPEX座子52；当夹持器把被夹持的射频线工件准确移至手机内的射频线安装位处时，所述射频线的两个IPEX端子均分别位于射频线安装位的两个IPEX座子处。
所述夹持器安装于工业机器人10处；所述控制器通过控制工业机器人来调整夹持器的姿态和位置；所述相机组件包括相机30、相机镜头31和照明光源32；所述视觉测量系统的工作方法包括以下步骤；
步骤A1、通过夹持器已抓握好射频线的工业机器人运动到初始定位点，使所述其中一IPEX端子和一IPEX座子的高差在2mm以内，并调整夹持器位置，使IPEX端子和IPEX座子进入相机视野；
步骤A2、相机拍照，获取包括IPEX端子和IPEX座子的一帧图像；
步骤A3、控制器对相机拍照所获图像进行图像处理，获取IPEX端子和IPEX座子的坐标差值；
步骤A4、控制器把坐标差值传送给所述工业机器人，所述工业机器人基于坐标差值运动，使IPEX端子和IPEX座子坐标重合对准。
所述工业机器人基于以世界坐标系表述的坐标差值运动，所述步骤A3中的图像处理包括以下步骤；
步骤B1、对IPEX座子定位，求取IPEX座子的坐标值；
步骤B2、对IPEX端子的定位，求取IPEX端子的坐标值；
步骤B3、基于IPEX座子与IPEX端子在相机的图像坐标系的坐标，以及图像坐标系到世界坐标系的投影矩阵，求取IPEX座子与IPEX端子在世界坐标系下的坐标差值。
在步骤B2中，对IPEX端子的定位包括以下步骤；
步骤C1、对相机拍照所获图像进行图像滤波，并将相机输入的RGB格式图像转换成HSV格式图像；
步骤C2、分别选定HSV格式中三个通道的阈值区间，基于这三个阈值区间进行分割，得到IPEX端子的点集；
步骤C3、对IPEX端子的点集进行形态学变换、轮廓提取，得到IPEX端子的轮廓点集；
步骤C4、基于IPEX端子的轮廓点集进行矩形拟合，得到矩形的中心点作为射频线IPEX端子的坐标。
所述图像坐标系到世界坐标系的投影矩阵，通过相机标定来得到。
当相机组件处于可在同一视野内对手机工件和被夹持的射频线工件拍照的工作姿态时，相机镜头的轴心线垂直于IPEX座子所在平面。
当相机拍照时，所述照明光源对拍照目标照明。
本例中，在夹持器夹持取用射频线时，控制器便控制夹持器以倾斜的姿态夹取，并且该姿态在后续操作期间固定保持不变。后续操作中，控制器改变的是夹持器的位置，使射频线和手机上安装位在相机视野范围内。

Claims (8)

1.一种智能手机内部射频线自动组装视觉测量系统，其特征在于：所述测量系统包括控制器和与之相连的夹持器；所述夹持器下端设有可夹持射频线工件的夹爪；夹持器在夹爪上方还设有相机组件；当在手机内部组装射频线时，所述夹持器取用射频线工件并移至手机工件上方后，所述控制器调整夹持器的位置，以使相机组件处于可在同一视野内对手机工件和被夹持的射频线工件拍照的工作姿态，所述控制器根据相机组件在工作姿态下的拍摄图像来识别手机内的射频线安装位以及被夹持射频线工件的当前位置，并控制夹持器把被夹持的射频线工件准确移至手机内的射频线安装位处。
2.根据权利要求1所述的一种智能手机内部射频线自动组装视觉测量系统，其特征在于：所述射频线的两端各有一IPEX端子；所述手机内的射频线安装位两端处各有一IPEX座子；当夹持器把被夹持的射频线工件准确移至手机内的射频线安装位处时，所述射频线的两个IPEX端子均分别位于射频线安装位的两个IPEX座子处。
3.根据权利要求2所述的一种智能手机内部射频线自动组装视觉测量系统，其特征在于：所述夹持器安装于工业机器人处；所述控制器通过控制工业机器人来调整夹持器的姿态和位置；所述相机组件包括相机、相机镜头和照明光源；所述视觉测量系统的工作方法包括以下步骤；
步骤A1、通过夹持器已抓握好射频线的工业机器人运动到初始定位点，使所述其中一IPEX端子和一IPEX座子的高差在2mm以内，并调整夹持器位置，使IPEX端子和IPEX座子进入相机视野；
步骤A2、相机拍照，获取包括IPEX端子和IPEX座子的一帧图像；
步骤A3、控制器对相机拍照所获图像进行图像处理，获取IPEX端子和IPEX座子的坐标差值；
步骤A4、控制器把坐标差值传送给所述工业机器人，所述工业机器人基于坐标差值运动，使IPEX端子和IPEX座子坐标重合对准。
4.根据权利要求3所述的一种智能手机内部射频线自动组装视觉测量系统，其特征在于：所述工业机器人基于以世界坐标系表述的坐标差值运动，所述步骤A3中的图像处理包括以下步骤；
步骤B1、对IPEX座子定位，求取IPEX座子的坐标值；
步骤B2、对IPEX端子的定位，求取IPEX端子的坐标值；
步骤B3、基于IPEX座子与IPEX端子在相机的图像坐标系的坐标，以及图像坐标系到世界坐标系的投影矩阵，求取IPEX座子与IPEX端子在世界坐标系下的坐标差值。
5.根据权利要求3所述的一种智能手机内部射频线自动组装视觉测量系统，其特征在于：在步骤B2中，对IPEX端子的定位包括以下步骤；
步骤C1、对相机拍照所获图像进行图像滤波，并将相机输入的RGB格式图像转换成HSV格式图像；
步骤C2、分别选定HSV格式中三个通道的阈值区间，基于这三个阈值区间进行分割，得到IPEX端子的点集；
步骤C3、对IPEX端子的点集进行形态学变换、轮廓提取，得到IPEX端子的轮廓点集；
步骤C4、基于IPEX端子的轮廓点集进行矩形拟合，得到矩形的中心点作为射频线IPEX端子的坐标。
6.根据权利要求4所述的一种智能手机内部射频线自动组装视觉测量系统，其特征在于：所述图像坐标系到世界坐标系的投影矩阵，通过相机标定来得到。
7.根据权利要求3所述的一种智能手机内部射频线自动组装视觉测量系统，其特征在于：当相机组件处于可在同一视野内对手机工件和被夹持的射频线工件拍照的工作姿态时，相机镜头的轴心线垂直于IPEX座子所在平面。
8.根据权利要求3所述的一种智能手机内部射频线自动组装视觉测量系统，其特征在于：当相机拍照时，所述照明光源对拍照目标照明。
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