一种烟灶视觉引导系统及方法与流程

1.本发明涉及烟灶装配技术领域，具体为一种烟灶视觉引导系统及方法。

背景技术：

2.现有的烟灶外壳加工中，螺丝的装入都需要手动去拧，由于螺丝太过细小，人工抓取十分费力，还需去看去寻螺丝孔，操作十分麻烦，长时间的操作会导致人的过度疲劳，并且此种人为拧螺丝的方式有着效率低、人力成本大的缺陷，综合成本非常高，不适用大规模批量生产。
3.因而，现有技术中设计了电动锁螺丝机以进行锁螺丝操作，然而，电动锁螺丝机本身并不能准确定位，还需要人工进行辅助，而现有的视觉检测结构(ccd)只能够实现位置检测能功能。

技术实现要素：

4.本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
5.鉴于上述和/或现有的烟灶外壳存在的问题，提出了本发明。
6.因此，本发明的目的是提供一种烟灶视觉引导系统及方法，通过视觉检测与机器运动结合，实现打螺丝机器人自主定位螺丝孔位和深度并自动将螺丝旋钮至对应孔位，代替传统的人工操作，降低了人力成本，且效率显著提高。
7.为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
8.一种烟灶视觉引导方法，具体步骤如下：
9.s1、视觉工控机接收上位机发送的指令，控制相机拍下工作区域内的图像，并将图像数据发送至上位机内；
10.s2、上位机根据图像处理算法得到烟灶及螺丝孔位在图像上的坐标信息并转换到打螺丝机器人的运动坐标，然后将坐标信息发送至机器人控制系统；
11.s3、机器人控制系统根据得到的打螺丝机器人的运动坐标信息后发送相应的脉冲信号控制打螺丝机器人移动至螺丝孔位上方位置；
12.s4、上位机控制激光器打开激光结构光、并控制相机二次拍照，将得到的激光条纹图像传送至上位机，上位机再次对激光条纹图像处理，得到螺丝孔位的深度信息，然后将螺丝孔位的深度信息发送至机器人控制系统；
13.s5、机器人控制系统根据得到的螺丝孔位的深度信息发送相应的脉冲信号控制打螺丝机器人将螺丝拧入至螺丝孔相应的深度。
14.作为本发明所述的一种烟灶视觉引导方法的一种优选方案，其中，所述步骤s1中，在所述视觉工控机接收上位机发送的指令后，视觉工控机控制双led光源打开，所述步骤
s5中，机器人控制系统根据得到的打螺丝机器人的运动坐标信息后关闭led光源。
15.作为本发明所述的一种烟灶视觉引导方法的一种优选方案，其中，所述步骤s2中，上位机根据图像处理算法得到烟灶及螺丝孔位在图像上的坐标信息的具体步骤如下：
16.s201、将得到的相机拍下的原始图像从rgb颜空间转换至hsv颜空间；
17.s202、将hsv颜空间的图像中的每一个像素点的值与预设的阈值进行比较，当像素点灰度值或者彩值大于阈值时则置于1，小于阈值时则置于0；
18.s203、出经过步骤s202阈值分割后的图像中具有相同像素值且位置相邻的前景像素点，并将具有相同像素值且位置相邻的前景像素点组成图像区域；
19.s204、出相互连通的图像区域，并标记；
20.s205、通过图像算法对标记的图像区域进行数据处理，得到烟灶及螺丝孔位在图像上的坐标信息。
21.作为本发明所述的一种烟灶视觉引导方法的一种优选方案，其中，所述步骤s1中，视觉工控机接收上位机发送的指令，控制相机拍下工作区域内的图像的具体步骤如下：
22.s101、上位机向视觉工控机发送归零指令，相机参数归零，然后调整相机参数；
23.s102、上位机向视觉工控机发送采像指令，视觉工控机根据上位机发送的相机曝光时间，向相机发送采像脉冲信号，相机拍下图像。
24.一种烟灶视觉引导系统，其包括：
25.上位机，用于向视觉工控机发送指令、接收并处理视觉工控机回传的数据、根据图像处理算法得到烟灶及螺丝孔位在图像上的坐标信息并转换到打螺丝机器人的运动坐标，然后将坐标信息发送至机器人控制系统以及控制激光器打开激光结构光、控制相机二次拍照将得到的激光条纹图像传送至上位机以及对激光条纹图像处理；
26.视觉工控机，接收上位机发送的指令，控制相机拍下工作区域内的图像，并将图像数据发送至上位机内；
27.机器人控制系统，根据得到的打螺丝机器人的运动坐标信息后发送相应的脉冲信号控制打螺丝机器人移动至螺丝孔位上方位置；
28.打螺丝机器人，接收机器人控制系统的指令，机器人控制系统或者将螺丝拧入至螺丝孔相应的深度；
29.相机，接收视觉工控机的指令，拍下工作区域内的图像；
30.激光器，接收上位机，发射激光结构光。
31.作为本发明所述的一种烟灶视觉引导系统的一种优选方案，其中，还包括led光源，接收觉工控机的指令，发出双激光，并接收机器人控制系统的指令，关闭双激光。
32.作为本发明所述的一种烟灶视觉引导系统的一种优选方案，其中，所述上位机内部具有：
33.颜模型转换单元，用于将得到的相机拍下的原始图像从rgb颜空间转换至hsv颜空间；
34.空间阈值分割单元，用于将hsv颜空间的图像中的每一个像素点的值与预设的阈值进行比较，当像素点灰度值或者彩值大于阈值时则置于1，小于阈值时则置于0；
35.连通域求取单元，用于出经过步骤s202阈值分割后的图像中具有相同像素值且位置相邻的前景像素点，并将具有相同像素值且位置相邻的前景像素点组成图像区域；
36.目标识别单元，用于出相互连通的图像区域，并标记；
37.图像处理单元，用于通过图像算法对标记的图像区域进行数据处理，得到烟灶及螺丝孔位在图像上的坐标信息。
38.与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：该种烟灶视觉引导系统及方法，通过视觉检测与机器运动结合，实现打螺丝机器人自主定位螺丝孔位和深度并自动将螺丝旋钮至对应孔位，代替传统的人工操作，降低了人力成本，且效率显著提高。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
40.图1为本发明一种烟灶视觉引导系统的整体结构示意图；
41.图2为本发明一种烟灶视觉引导系统的上位机的内部原理框图。
具体实施方式
42.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
43.其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
44.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
45.本发明提供一种烟灶视觉引导系统及方法，通过视觉检测与机器运动结合，实现打螺丝机器人自主定位螺丝孔位和深度并自动将螺丝旋钮至对应孔位，代替传统的人工操作，降低了人力成本，且效率显著提高。
46.图1-图2示出的是本发明一种烟灶视觉引导系统的结构示意图，请参阅图1-图2，该种烟灶视觉引导系统包括上位机100、视觉工控机200、机器人控制系统300、打螺丝机器人400、相机500和激光器600。
47.上位机100用于向视觉工控机200发送指令、接收并处理视觉工控机200回传的数据、根据图像处理算法得到烟灶及螺丝孔位在图像上的坐标信息并转换到打螺丝机器人400的运动坐标，然后将坐标信息发送至机器人控制系统300以及控制激光器600打开激光结构光、控制相机500二次拍照将得到的激光条纹图像传送至上位机100以及对激光条纹图像处理，在本实施方式中，上位机100包括颜模型转换单元101、空间阈值分割单元102、连通域求取单元103、目标识别单元104和图像处理单元105，颜模型转换单元101，用于将得到的相机拍下的原始图像从rgb颜空间转换至hsv颜空间，空间阈值分割单元102，用于将hsv颜空间的图像中的每一个像素点的值与预设的阈值进行比较，当像素点灰度值或者彩值大于阈值时则置于1，小于阈值时则置于0，连通域求取单元103，用于出经过步骤s202阈值分割后的图像中具有相同像素值且位置相邻的前景像素点，并将具有相同像素
值且位置相邻的前景像素点组成图像区域，目标识别单元104，用于出相互连通的图像区域，并标记，图像处理单元105，用于通过图像算法对标记的图像区域进行数据处理，得到烟灶及螺丝孔位在图像上的坐标信息。
48.视觉工控机200接收上位机发送的指令，控制相机拍下工作区域内的图像，并将图像数据发送至上位机内；
49.机器人控制系统300根据得到的打螺丝机器人的运动坐标信息后发送相应的脉冲信号控制打螺丝机器人移动至螺丝孔位上方位置；
50.打螺丝机器人400接收机器人控制系统300的指令，机器人控制系统300或者将螺丝拧入至螺丝孔相应的深度；
51.相机500接收视觉工控机200的指令，拍下工作区域内的图像；
52.激光器600接收上位机100，发射激光结构光。
53.led光源700，接收觉工控机200的指令，发出双激光，并接收机器人控制系统的指令，关闭双激光。
54.为了对上述一种烟灶视觉引导系统的具体过程作详细的描述，本发明还提供一种烟灶视觉引导方法，具体步骤如下：
55.s1、视觉工控机200接收上位机100发送的指令，控制相机相机500拍下工作区域内的图像，并将图像数据发送至上位机上位机100内，具体的，
56.s101、上位机100向视觉工控机200发送归零指令，相机500参数归零，然后调整相机500参数；
57.s102、上位机100向视觉工控机200发送采像指令，视觉工控机200根据上位机100发送的相机曝光时间，向相机500发送采像脉冲信号，相机500拍下图像
58.s2、上位机上位机100根据图像处理算法得到烟灶及螺丝孔位在图像上的坐标信息并转换到打螺丝机器人400的运动坐标，然后将坐标信息发送至机器人控制系统300，其中，上位机100根据图像处理算法得到烟灶及螺丝孔位在图像上的坐标信息的具体步骤如下：
59.s201、将得到的相机500拍下的原始图像从rgb颜空间转换至hsv颜空间；
60.s202、将hsv颜空间的图像中的每一个像素点的值与预设的阈值进行比较，当像素点灰度值或者彩值大于阈值时则置于1，小于阈值时则置于0；
61.s203、出经过步骤s202阈值分割后的图像中具有相同像素值且位置相邻的前景像素点，并将具有相同像素值且位置相邻的前景像素点组成图像区域；
62.s204、出相互连通的图像区域，并标记；
63.s205、通过图像算法对标记的图像区域进行数据处理，得到烟灶及螺丝孔位在图像上的坐标信息。
64.s3、机器人控制系统300根据得到的打螺丝机器人400的运动坐标信息后发送相应的脉冲信号控制打螺丝机器人400移动至螺丝孔位上方位置；
65.s4、上位机100控制激光器600打开激光结构光、并控制相机500二次拍照，将得到的激光条纹图像传送至上位机100，上位机100再次对激光条纹图像处理，得到螺丝孔位的深度信息，然后将螺丝孔位的深度信息发送至机器人控制系统300；
66.s5、机器人控制系统300根据得到的螺丝孔位的深度信息发送相应的脉冲信号控
制打螺丝机器人400将螺丝拧入至螺丝孔相应的深度，作为优选，在本实施方式中，在视觉工控机200接收上位机100发送的指令后，视觉工控机200控制双led光源700打开，步骤s5中，机器人控制系统300根据得到的打螺丝机器人400的运动坐标信息后关闭led光源700。
67.虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

技术特征：

1.一种烟灶视觉引导方法，其特征在于，具体步骤如下：s1、视觉工控机(200)接收上位机(100)发送的指令，控制相机相机(500)拍下工作区域内的图像，并将图像数据发送至上位机上位机(100)内；s2、上上位机(100)根据图像处理算法得到烟灶及螺丝孔位在图像上的坐标信息并转换到打螺丝机器人(400)的运动坐标，然后将坐标信息发送至机器人控制系统(300)；s3、机器人控制系统(300)根据得到的打螺丝机器人(400)的运动坐标信息后发送相应的脉冲信号控制打螺丝机器人(400)移动至螺丝孔位上方位置；s4、上位机(100)控制激光器(600)打开激光结构光、并控制相机(500)二次拍照，将得到的激光条纹图像传送至上位机(100)，上位机(100)再次对激光条纹图像处理，得到螺丝孔位的深度信息，然后将螺丝孔位的深度信息发送至机器人控制系统(300)；s5、机器人控制系统(300)根据得到的螺丝孔位的深度信息发送相应的脉冲信号控制打螺丝机器人(400)将螺丝拧入至螺丝孔相应的深度。2.根据权利要求1所述的一种烟灶视觉引导方法，其特征在于，所述步骤s1中，在所述视觉工控机(200)接收上位机(100)发送的指令后，视觉工控机(200)控制双led光源(700)打开，所述步骤s5中，机器人控制系统(300)根据得到的打螺丝机器人(400)的运动坐标信息后关闭led光源(700)。3.根据权利要求1所述的一种烟灶视觉引导方法，其特征在于，所述步骤s2中，上位机(100)根据图像处理算法得到烟灶及螺丝孔位在图像上的坐标信息的具体步骤如下：s201、将得到的相机(500)拍下的原始图像从rgb颜空间转换至hsv颜空间；s202、将hsv颜空间的图像中的每一个像素点的值与预设的阈值进行比较，当像素点灰度值或者彩值大于阈值时则置于1，小于阈值时则置于0；s203、出经过步骤s202阈值分割后的图像中具有相同像素值且位置相邻的前景像素点，并将具有相同像素值且位置相邻的前景像素点组成图像区域；s204、出相互连通的图像区域，并标记；s205、通过图像算法对标记的图像区域进行数据处理，得到烟灶及螺丝孔位在图像上的坐标信息。4.根据权利要求1所述的一种烟灶视觉引导方法，其特征在于，所述步骤s1中，视觉工控机(200)接收上位机(100)发送的指令，控制相机(500)拍下工作区域内的图像的具体步骤如下：s101、上位机(100)向视觉工控机(200)发送归零指令，相机(500)参数归零，然后调整相机(500)参数；s102、上位机(100)向视觉工控机(200)发送采像指令，视觉工控机(200)根据上位机(100)发送的相机曝光时间，向相机(500)发送采像脉冲信号，相机(500)拍下图像。5.一种如权利要求1-4任一项所述的一种烟灶视觉引导方法的烟灶视觉引导系统，其特征在于，包括：上位机(100)，用于向视觉工控机(200)发送指令、接收并处理视觉工控机(200)回传的数据、根据图像处理算法得到烟灶及螺丝孔位在图像上的坐标信息并转换到打螺丝机器人(400)的运动坐标，然后将坐标信息发送至机器人控制系统(300)以及控制激光器(600)打开激光结构光、控制相机(500)二次拍照将得到的激光条纹图像传送至上位机(100)以及对
激光条纹图像处理；视觉工控机(200)，接收上位机发送的指令，控制相机拍下工作区域内的图像，并将图像数据发送至上位机内；机器人控制系统(300)，根据得到的打螺丝机器人的运动坐标信息后发送相应的脉冲信号控制打螺丝机器人移动至螺丝孔位上方位置；打螺丝机器人(400)，接收机器人控制系统(300)的指令，机器人控制系统(300)或者将螺丝拧入至螺丝孔相应的深度；相机(500)，接收视觉工控机(200)的指令，拍下工作区域内的图像；激光器(600)，接收上位机(100)，发射激光结构光。6.根据权利要求4所述的一种烟灶视觉引导系统，其特征在于，还包括led光源(700)，接收觉工控机(200)的指令，发出双激光，并接收机器人控制系统的指令，关闭双激光。7.根据权利要求4所述的一种烟灶视觉引导系统，其特征在于，所述上位机(100)内部具有：颜模型转换单元(101)，用于将得到的相机拍下的原始图像从rgb颜空间转换至hsv颜空间；空间阈值分割单元(102)，用于将hsv颜空间的图像中的每一个像素点的值与预设的阈值进行比较，当像素点灰度值或者彩值大于阈值时则置于1，小于阈值时则置于0；连通域求取单元(103)，用于出经过步骤s202阈值分割后的图像中具有相同像素值且位置相邻的前景像素点，并将具有相同像素值且位置相邻的前景像素点组成图像区域；目标识别单元(104)，用于出相互连通的图像区域，并标记；图像处理单元(105)，用于通过图像算法对标记的图像区域进行数据处理，得到烟灶及螺丝孔位在图像上的坐标信息。

技术总结

本发明公开一种烟灶视觉引导系统及方法，该种烟灶视觉引导方法包括视觉工控机接收上位机发送的指令，控制相机拍下工作区域内的图像，并将图像数据发送至上位机内、上位机根据图像处理算法得到烟灶及螺丝孔位在图像上的坐标信息并转换到打螺丝机器人的运动坐标，然后将坐标信息发送至机器人控制系统、机器人控制系统根据得到的打螺丝机器人的运动坐标信息后发送相应的脉冲信号控制打螺丝机器人移动至螺丝孔位上方位置等，该种烟灶视觉引导系统及方法，通过视觉检测与机器运动结合，实现打螺丝机器人自主定位螺丝孔位和深度并自动将螺丝旋钮至对应孔位，代替传统的人工操作，降低了人力成本，且效率显著提高。且效率显著提高。