基于双目视觉的自动搪锡机器人系统设计涉及到多个前沿技术领域,包括自动化技术、机器人学、双目视觉、图像处理、Hough变换圆检测算法、Block Matching算法等。下面详细分析该文档中提到的各个知识点。
搪锡工艺是电子组装行业中的关键环节,主要用来提高电连接器的焊接性能。由于搪锡工艺在提高产品质量、保证一致性以及安全性方面具有重要作用,因此自动化搪锡机器人系统的开发具有显著的应用价值。由于传统手工搪锡工艺存在诸多不足,如操作时间长、产品一致性差、人工成本高等问题,该文提出了以工业机器人与双目视觉结合的方式,设计自动搪锡系统。
该系统使用Hough变换圆检测算法来检测和定位焊杯。Hough变换是一种用于检测简单形状(如直线、圆等)的有效方法,它通过投票机制来确定图像中形状的参数。在本文的应用中,它被用来检测焊杯的轮廓并计算其圆心位置。
接下来,Block Matching算法用于立体匹配。立体匹配是双目视觉中的关键技术,通过对两幅不同视角的图像进行分析和匹配,可以计算出空间中物体的三维坐标。此算法通过寻找最相似的像素块来实现图像间的匹配,从而获得物体的深度信息。
系统设计方案涉及四大模块:PLC控制模块、机器人控制模块、相机控制模块和末端执行器控制模块。PLC控制模块根据工业标准QJ3267-2006对整个系统进行统一管理,并与上位机进行通信。机器人控制模块则通过离线编程的方式控制机器人执行特定任务,例如焊接动作。相机控制模块负责捕捉目标电连接器的图像,并在初始阶段或在机器人完成一组操作后激活。末端执行器控制模块主要管理焊锡的送丝速度、烙铁头温度和接触时间等参数,以确保工艺质量。
在双目视觉系统中,相机的放置模式分为会聚式和平行式两种,它们与工业机器人的位置关系也有相机跟随机器人移动和固定相机系统之分。本文采用的是平行式放置,即两台相同的CCD相机固定在工作台上方,使得它们的光轴平行,成像平面也平行共面。这种设置有利于简化三维坐标的计算和后续处理。
在双目视觉系统中,从世界坐标系到摄像机坐标系的变换是获取焊杯世界坐标的关键步骤。具体地,通过已知的摄像机标定参数,可以将世界坐标系下的点转换到摄像机坐标系下,进而通过图像处理和三维重建算法得到焊杯在真实世界中的位置。
此外,上位机软件采用了Qt框架,它是一个跨平台的C++应用程序框架,用于开发图形用户界面。在这个应用场景中,上位机软件用于调用其他封装软件制作界面,并进行图像的滤波处理等。
总结起来,这个文档描述了一个集成了现代机器人技术、视觉检测技术和精确控制算法的自动化搪锡系统。它不仅提高了生产效率和产品质量的一致性,还降低了劳动强度和安全隐患,具有重要的工业应用前景。