微针扣合视觉自校准系统及其校准方法与流程

1.本发明涉及电池包功能测试装置技术领域，尤其涉及一种微针扣合视觉自校准系统及其校准方法。


背景技术：

2.目前，在电池包行业中，功能测试工站采用机器人将电池产品上的连接器端子扣合至微针测试座上，实现测试工站与电池成品之间的连接导通，以进一步地完成功能测试。
3.在传统视觉技术方案中，通常采用视觉对工件位置进行识别并结合人工调试与肉眼判定的方式进行扣合，该方案需要调试熟练的技术能手以人工对位的方式对机器人进行点位示教，标定上下相机像素比、标定工件取料位置和放料位置，总共需要标定多个测试工位，花费时间长，扣合良率低。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种微针扣合视觉自校准系统及其校准方法，旨在提高扣合良率，并提升调试效率。
5.为实现上述目的，本发明提出一种微针扣合视觉自校准方法，包括以下步骤：
6.移动吸嘴至第一拍摄位置；
7.控制第一相机对所述吸嘴进行拍照，并确定所述吸嘴相对于所述第一相机的特征点坐标(x0，y0)；
8.位移所述吸嘴和第二相机至第二拍摄位置，其位移量为(δx1，δy1)；
9.控制所述第一相机和所述第二相机拍摄校正片，并拟合特征点，以获得所述校正片相对于所述第一相机的位置坐标(x
下1
,y
下1
)和所述校正片相对于所述第二相机的位置坐标(x
上2
,y
上2
)；
10.计算所述吸嘴特征坐标点至所述第二相机坐标原点的补偿offest：
11.补偿offset x＝(δx1 x
下1-x0)-x
上2
；
12.补偿offset y＝(δy1 y
下1-y0) y
上2
；
13.移动所述吸嘴和第二相机至微针扣合位置；
14.控制所述第二相机采集微针座图像，并拟合特征位置，输出各个扣合点位坐标(xn，yn)；
15.补偿各扣合点位坐标，输出校准后的各扣合点位坐标(xn offset x，yn offset y)。
16.可选地，所述计算所述吸嘴特征坐标点至所述第二相机坐标原点的补偿offest：补偿offset x＝(δx1 x
下1-x0)-x
上2
；补偿offset y＝(δy1 y
下1-y0) y
上2
的步骤具体包括：
17.将所述第一相机的校正片特征点坐标与所述第二相机拍摄的校正片特征点坐标建立关联坐标系；
18.根据所述关联坐标系，确定所述吸嘴特征坐标点至所述第二相机坐标原点的补偿
offset：
19.补偿offset x＝(δx1 x
下1-x0)-x
上2
；
20.补偿offset y＝(δy1 y
下1-y0) y
上2
。
21.可选地，在所述控制第一相机对所述吸嘴进行拍照，并确定所述吸嘴相对于所述第一相机的特征点坐标(x0，y0)的步骤之后，还包括：
22.伸出校正片。
23.可选地，在所述第一拍摄位置时，所述吸嘴处于所述第一相机的视野中心位置。
24.可选地，在所述第二拍摄位置时，所述校准片处于所述第一相机上方，且处于所述第二相机的下方。
25.为了实现上述目的，本发明还提出一种微针扣合视觉自校准系统，包括：
26.移动机器人；
27.测试台，用于放置微针座；
28.吸嘴，固定于所述移动机器人上，以用于吸取连接器；
29.第一相机，固定于所述测试台并位于所述连接器下方；
30.第二相机，固定于所述移动机器人上；
31.校正机构，设于所述测试台上并位于所述第一相机的上方；以及
32.控制装置，与所述移动机器人、所述第一相机和所述第二相机分别信号连接，以用于控制所述移动机器人、所述第一相机和所述第二相机工作。
33.可选地，所述移动机器人上设有机械手，所述吸嘴和所述第二相机均固定于所述机械手上。
34.可选地，所述校正机构包括校正片，所述校正片可伸缩地设置于所述测试台上。
35.可选地，所述控制装置包括上位机、与所述上位机信号连接的工控机及与所述工控机信号连接的机器人控制器，所述移动机器人与所述机器人控制器信号连接，所述第一相机和所述第二相机与所述工控机信号连接。
36.可选地，所述第一相机为ccd相机；所述第二相机为ccd相机。
37.在本发明的技术方案中，该微针扣合视觉自校准方法包括步骤：移动吸嘴至第一拍摄位置；控制第一相机对所述吸嘴进行拍照，并确定所述吸嘴相对于所述第一相机的特征点坐标(x0，y0)；位移所述吸嘴和第二相机至第二拍摄位置，其位移量为(δx1，δy1)；控制所述第一相机和所述第二相机拍摄校正片，并拟合特征点，以获得所述校正片相对于所述第一相机的位置坐标(x
下1
,y
下1
)和所述校正片相对于所述第二相机的位置坐标(x
上2
,y
上2
)；计算所述吸嘴特征坐标点至所述第二相机坐标原点的补偿offest：补偿offset x＝(δx1 x
下1-x0)-x
上2
；补偿offset y＝(δy1 y
下1-y0) y
上2
；移动所述吸嘴和第二相机至微针扣合位置；控制所述第二相机采集微针座图像，并拟合特征位置，输出各个扣合点位坐标(xn，yn)；补偿各扣合点位坐标，输出校准后的各扣合点位坐标(xn offset x，yn offset y)。如此，通过利用吸嘴吸附连接器将其扣合至微针座上，并在移动过程中采用上述校准方法对各个扣合点位进行补偿，提高了连接器扣合位置调试的精准度，提升了扣合良率，提升了调试效率。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
39.图1为本发明微针扣合视觉自校准方法一实施例的流程示意图；
40.图2为本发明微针扣合视觉自校准系统一实施例的系统框图。
41.附图标号说明：
42.10、移动机器人；20、测试台；11、吸嘴；30、第一相机；40、第二相机；50、校正机构；60、控制装置；61、上位机；62、工控机；63、机器人控制器；21、微针座。
43.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
46.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
47.本发明提出一种微针扣合视觉自校准方法，适用于将电池包连接器端子扣合至微针座上，或者其他可通过吸附工件将其扣合至测试夹具上的情形，此处不限。
48.参照图1，在本发明一实施例中，该微针扣合视觉自校准方法包括以下步骤：
49.s10、移动吸嘴至第一拍摄位置；
50.本实施例中，吸嘴可固定于移动机器人上。在测试时，可先将吸嘴移动至取料位置，然后用吸嘴吸附待进行功能测试的连接器，然后移动机器人再将吸嘴及其上的连接器移动至第一拍摄位置。
51.其中，在第一拍摄位置时，吸嘴可大致处于第一相机的视野中心位置，以便于第一相机能够捕捉到吸嘴及其上的连接器。
52.s20、控制第一相机对所述吸嘴进行拍照，并确定所述吸嘴相对于所述第一相机的特征点坐标(x0，y0)；
53.本实施例中，第一相机可设置于待测试工件的下方，以使第一相机能够拍摄到位
于第一拍摄位置的吸嘴。其中，吸嘴相对于所述第一相机的特征点坐标(x0，y0)可通过上位机安装的视觉软件处理获得。
54.s30、位移所述吸嘴和第二相机至第二拍摄位置，其位移量为(δx1，δy1)；
55.本实施例中，第二拍摄位置设有校正片，以用于校准。吸嘴可在移动机器人带动下移动至第二拍摄位置。在第二拍摄位置时，校准片处于第一相机上方，且第二相机的下方，两台相机均能拍摄到校正片。
56.s40、控制所述第一相机和所述第二相机拍摄校正片，并拟合特征点，以获得所述校正片相对于所述第一相机的位置坐标(x
下1
,y
下1
)和所述校正片相对于所述第二相机的位置坐标(x
上2
,y
上2
)；
57.本实施例中，可通过上位机中的视觉软件分别对第一相机及第二相机所拍摄的校正片图像进行检测拟合特征点，从而获得校正片相对于第一相机的位置坐标和校正片相对于第二相机的位置坐标。
58.s50、计算所述吸嘴特征坐标点至所述第二相机坐标原点的补偿offest：
59.补偿offset x＝(δx1 x
下1-x0)-x
上2
；
60.补偿offset y＝(δy1 y
下1-y0) y
上2
；
61.本实施例中，可将第一相机的校正片特征点坐标与第二相机的校正片特征点坐标建立坐标系关联，输出吸嘴特征坐标点至上相机坐标原点的补偿offset。
62.s60、移动所述吸嘴和第二相机至微针扣合位置；
63.本实施例中，吸嘴和第二相机可在移动机器人的带动下，进一步地移动至微针扣合位置，在此位置，微针座处于第二相机的拍摄中心。
64.s70、控制所述第二相机采集微针座图像，并拟合特征位置，输出各个扣合点位坐标(xn，yn)；
65.本实施例中，在微针扣合位置时，第二相机能获取各微针座图像并通过视觉软件拟合特征位置，输出各个扣合位坐标。
66.s80、补偿各扣合点位坐标，输出校准后的各扣合点位坐标(xn offset x，yn offset y)。
67.本实施例中，结合上述步骤s50的补偿公式，对各扣合点位坐标做补偿处理，以提高连接器扣合位置调试的精准度，从而提升扣合良率。
68.在本发明的技术方案中，该微针扣合视觉自校准方法包括步骤：移动吸嘴至第一拍摄位置；控制第一相机对所述吸嘴进行拍照，并确定所述吸嘴相对于所述第一相机的特征点坐标(x0，y0)；位移所述吸嘴和第二相机至第二拍摄位置，其位移量为(δx1，δy1)；控制所述第一相机和所述第二相机拍摄校正片，并拟合特征点，以获得所述校正片相对于所述第一相机的位置坐标(x
下1
,y
下1
)和所述校正片相对于所述第二相机的位置坐标(x
上2
,y
上2
)；计算所述吸嘴特征坐标点至所述第二相机坐标原点的补偿offest：补偿offset x＝(δx1 x
下1-x0)-x
上2
；补偿offset y＝(δy1 y
下1-y0) y
上2
；移动所述吸嘴至微针扣合位置；控制所述第二相机采集微针座图像，并拟合特征位置，输出各个扣合点位坐标(xn，yn)；补偿各扣合点位坐标，输出校准后的各扣合点位坐标(xn offset x，yn offset y)。如此，通过利用吸嘴吸附连接器将其扣合至微针座上，并在移动过程中采用上述校准方法对各个扣合点位进行补偿，提高了连接器扣合位置调试的精准度，提升了扣合良率，提升了调试效率。
69.为了提高补偿准确性，在一实施例中，所述计算所述吸嘴特征坐标点至所述第二相机坐标原点的补偿offest：补偿offset x＝(δx1 x
下1-x0)-x
上2
；补偿offset y＝(δy1 y
下1-y0) y
上2
的步骤具体包括：
70.s51、将所述第一相机的校正片特征点坐标与所述第二相机拍摄的校正片特征点坐标建立关联坐标系；
71.s52、根据所述关联坐标系，确定所述吸嘴特征坐标点至所述第二相机坐标原点的补偿offset：
72.补偿offset x＝(δx1 x
下1-x0)-x
上2
；
73.补偿offset y＝(δy1 y
下1-y0) y
上2
。
74.进一步地，在一实施例中，在所述控制第一相机对所述吸嘴进行拍照，并确定所述吸嘴相对于所述第一相机的特征点坐标(x0，y0)的步骤之后，还包括：
75.s21、伸出校正片。
76.本实施例中，该微针扣合视觉自校准方法所对应的装置设有校正片，以提升校准精确度。校正片可为伸缩结构，以节省空间，同时避免移动机器人在移动过程中误碰到校正片而产生撞机。
77.本发明还提出一种微针扣合视觉自校准系统，该校准系统设有存储在存储器上并可在处理器上运行的控制程序，该控制程序被处理器执行时实现上述的校准方法。
78.参考图2，在本发明一实施例中，该微针扣合视觉自校准系统包括移动机器人10、测试台20、吸嘴11、第一相机30、第二相机40、校正机构50和控制装置60；测试台20用于放置微针座21；吸嘴11固定于移动机器人10上，以用于吸取连接器；第一相机30固定于测试台20并位于连接器下方；第二相机40固定于移动机器人10上；校正机构50设于测试台20上并位于第一相机30的上方；控制装置60与移动机器人10、第一相机30和第二相机40分别信号连接，以用于控制移动机器人10、第一相机30和第二相机40工作。
79.需要说明的是，第一相机30是静止不动的，以确保坐标系基准不发生偏移。第二相机固定于移动机器人上，以提供相对坐标。
80.本实施例中，移动机器人10上可设置机械手，吸嘴11和第二相机40均可固定于机械手上，以提高操作便利性，从而提升工作效率。
81.本实施例中，吸嘴11可通过气缸驱动以进行取料和放料动作，以进一步地提高测试效率。
82.本实施例中，第一相机30可为ccd相机；第二相机40也可为ccd相机，此处不限。
83.本实施例中，控制装置60也可设置于测试台20上或放置于地面上，此处不限。
84.可以理解的是，本发明通过利用吸嘴11吸附连接器将其扣合至微针座21上，并在移动过程中采用上述的校准方法对各个扣合点位进行补偿，提高了连接器扣合位置调试的精准度，提升了扣合良率，并提升了调试效率。
85.在一实施例中，校正机构50可包括校正片，校正片可伸缩地设置于测试台20上。如此，可节省空间，同时也可避免移动机器人10在移动过程中误碰到校正片而产生撞机。
86.在一实施例中，控制装置60可包括上位机61、与上位机61信号连接的工控机62及与工控机62信号连接的机器人控制器63，移动机器人10与机器人控制器63信号连接，第一相机30和第二相机40与工控机62信号连接，以提高自动化程度，进而提高功能测试的效率。
87.以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。