本發(fā)明涉及自動化制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種工件位置的校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著科技的發(fā)展，機(jī)器人在生產(chǎn)制造領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多。隨著人力成本的逐年攀升以及勞動力資源的日益緊張，在電子產(chǎn)品制造領(lǐng)域，越來越多的機(jī)器人開始發(fā)揮作用。

在手機(jī)等的生產(chǎn)、測試環(huán)節(jié)，可以使用機(jī)器人代替人工完成一些重復(fù)性較強(qiáng)的工作。由于手機(jī)等的工業(yè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)多樣，尺寸各異，所以在進(jìn)行機(jī)器人工作站的數(shù)量設(shè)計(jì)時(shí)，需要盡量考慮機(jī)器人工作站的最大化利用以滿足客戶對于機(jī)器人利用率不斷提高的要求。而工作站夾具的安裝方式盡量設(shè)計(jì)為快速更換式，以最大滿足客戶自動化方案設(shè)計(jì)要求。

目前，由于在實(shí)際應(yīng)用中需要頻繁更換夾具、以及不同夾具制作精度一致性無法保證等原因，導(dǎo)致每次在夾具更換后需要通過人工肉眼判斷機(jī)器人坐標(biāo)是否偏移，并手動設(shè)定工件坐標(biāo)，使得設(shè)備調(diào)試難度增加，工作量也相應(yīng)增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種工件位置的校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法，使得能夠自動校準(zhǔn)工件坐標(biāo)位置，降低設(shè)備調(diào)試難度、提高生產(chǎn)效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種工件位置的校準(zhǔn)系統(tǒng)，包含：攝像頭、處理器、至少一種工件對應(yīng)的承載座以及所述工件對應(yīng)的標(biāo)定板；所述處理器電性連接于所述攝像頭；所述標(biāo)定板上設(shè)有至少一個(gè)標(biāo)定符；所述標(biāo)定符與所述標(biāo)定板的中心點(diǎn)具有預(yù)設(shè)位置關(guān)系；所述標(biāo)定板放置于所述承載座，且所述標(biāo)定板的中心點(diǎn)與所述承載座的中心點(diǎn)重合；所述攝像頭位于預(yù)設(shè)拍攝點(diǎn)且用于獲取包含所述標(biāo)定板的校準(zhǔn)圖像；其中，在所述預(yù)設(shè)拍攝點(diǎn)獲取的所述校準(zhǔn)圖像在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中具有預(yù)設(shè)的映射坐標(biāo)區(qū)域；所述處理器用于從所述校準(zhǔn)圖像中識別出所述標(biāo)定符，并根據(jù)所述預(yù)設(shè)的映射坐標(biāo)區(qū)域，計(jì)算所述標(biāo)定符在所述預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的參考坐標(biāo)；所述處理器還用于根據(jù)所述參考坐標(biāo)與所述預(yù)設(shè)位置關(guān)系，計(jì)算當(dāng)所述工件放置于所述承載座時(shí)，所述工件在所述預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的工件位置；所述工件位置至少包含中心點(diǎn)坐標(biāo)；其中，當(dāng)所述工件放置于所述承載座時(shí)，所述工件的中心點(diǎn)與所述承載座的中心點(diǎn)重合。

本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種工件位置的校準(zhǔn)方法，應(yīng)用于如前所述的工件位置的校準(zhǔn)系統(tǒng)，所述工件位置的校準(zhǔn)方法包含以下步驟：通過位于預(yù)設(shè)拍攝點(diǎn)的所述攝像頭獲取包含所述標(biāo)定板的校準(zhǔn)圖像；其中，在所述預(yù)設(shè)拍攝點(diǎn)獲取的所述校準(zhǔn)圖像在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中具有預(yù)設(shè)的映射坐標(biāo)區(qū)域；從所述校準(zhǔn)圖像中識別出所述標(biāo)定符；根據(jù)所述預(yù)設(shè)的映射坐標(biāo)區(qū)域，計(jì)算所述標(biāo)定符在所述預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的參考坐標(biāo)；根據(jù)所述參考坐標(biāo)與所述預(yù)設(shè)位置關(guān)系，計(jì)算當(dāng)所述工件放置于所述承載座時(shí)，所述工件在所述預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的工件位置；其中，所述工件位置至少包含中心點(diǎn)坐標(biāo)。

本發(fā)明實(shí)施方式相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，標(biāo)定板放置于承載座，且標(biāo)定板的中心點(diǎn)與承載座的中心點(diǎn)重合，承載座的中心點(diǎn)與工件的中心點(diǎn)重合，則當(dāng)獲取到標(biāo)定板的坐標(biāo)時(shí)，即獲取到了工件的位置坐標(biāo)。在標(biāo)定板上設(shè)有至少一個(gè)標(biāo)定符，且標(biāo)定符與標(biāo)定板的中心點(diǎn)具有預(yù)設(shè)位置關(guān)系，將攝像頭位置調(diào)整至預(yù)設(shè)拍攝點(diǎn)，控制攝像頭獲取包含標(biāo)定板的校準(zhǔn)圖像，而在預(yù)設(shè)拍 攝點(diǎn)獲取的校準(zhǔn)圖像在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系(即機(jī)器人坐標(biāo)系)中具有預(yù)設(shè)的映射坐標(biāo)區(qū)域，從而可以利用處理器從校準(zhǔn)圖像中識別出標(biāo)定符，并根據(jù)預(yù)設(shè)的映射坐標(biāo)區(qū)域，計(jì)算標(biāo)定符在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的參考坐標(biāo)，再根據(jù)參考坐標(biāo)與預(yù)設(shè)位置關(guān)系，計(jì)算得到工件在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的工件位置。因此，本發(fā)明中，每次更換夾具后，無需人工觀察夾具并手動設(shè)定工件在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的位置，而通過將具有標(biāo)定符的標(biāo)定板與夾具定位后，利用攝像頭在預(yù)設(shè)位置拍照獲取標(biāo)定板的校準(zhǔn)圖像，即可根據(jù)圖像處理技術(shù)識別到標(biāo)定符在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，從而獲取工件在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系系中的位置。因此，本發(fā)明能夠自動校準(zhǔn)工件位置，降低設(shè)備調(diào)試難度、提高生產(chǎn)效率。

優(yōu)選地，所述標(biāo)定符的數(shù)目為兩個(gè)；所述預(yù)設(shè)位置關(guān)系包含：所述兩個(gè)標(biāo)定符與所述標(biāo)定板的中心點(diǎn)位于同一條直線上。從而，可以降低圖像處理復(fù)雜度，快速計(jì)算得到標(biāo)定符的參考坐標(biāo)，進(jìn)而快速得到工件位置。

優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)位置關(guān)系還包含：所述兩個(gè)標(biāo)定符關(guān)于所述標(biāo)定板的中心點(diǎn)對稱。從而，可以進(jìn)一步簡化標(biāo)定符坐標(biāo)計(jì)算，快速得到標(biāo)定符參考坐標(biāo)，進(jìn)而快速得到工件位置。

優(yōu)選地，所述工件位置還包含工件旋轉(zhuǎn)角度；所述工件旋轉(zhuǎn)角度為所述這條直線與所述預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的一個(gè)方向軸的夾角。從而，可以快速定位工件位置。

優(yōu)選地，所述工件的中心點(diǎn)為所述工件的外切幾何圖形的中心點(diǎn)。從而可以方便地確定工件的中心點(diǎn)位置。

優(yōu)選地，所述工件位置的校準(zhǔn)系統(tǒng)還包含機(jī)器人；所述機(jī)器人用于將所述攝像頭移動至所述預(yù)設(shè)拍攝點(diǎn)。從而，可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的自動化程度，減少人工參與，提高生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中工件的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中標(biāo)定板放置于承載座的示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中的校準(zhǔn)圖像映射在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式工件位置的校準(zhǔn)方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。

本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及一種工件位置的校準(zhǔn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含：至少一種工件對應(yīng)的承載座、工件對應(yīng)的標(biāo)定板、攝像頭、處理器以及機(jī)器人。實(shí)際上的，該系統(tǒng)可以包含多種不同類型的工件、各工件對應(yīng)的承載座以及各工件對應(yīng)的標(biāo)定板。

圖1所示為工件1的示意圖，圖2是標(biāo)定板3放置于承載座2的示意圖?？芍?，本實(shí)施方式中的工件1與其對應(yīng)的標(biāo)定板3的形狀相同。

其中，承載座2也稱作夾具，用于夾持、定位工件1，在實(shí)際測試時(shí)，待測試的工件放置于承載座2，工件1的中心點(diǎn)與承載座2的中心點(diǎn)重合。工件1的中心點(diǎn)通過工件的外切幾何圖形的中心點(diǎn)確定，即工件的中心點(diǎn)為工件的外切幾何圖形的中心點(diǎn)，從而便于找準(zhǔn)工件的中心點(diǎn)。本實(shí)施方式中，工件的外切幾何圖形為矩形，因此矩形的中心點(diǎn)即為工件的中心點(diǎn)10(如圖 1所示)。應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)施方式對于工件中心點(diǎn)的確定方法不作具體限制，并且對工件的外切幾何圖形的具體形狀也不作限制。由于工件的結(jié)構(gòu)多樣，尺寸各異，所以可以針對形狀、結(jié)構(gòu)各不相同的工件分別制作承載座。當(dāng)需要測試哪種產(chǎn)品時(shí)，在工作站上快速安裝該種工件的承載座即可。

標(biāo)定板與工件相對應(yīng)是指：標(biāo)定板的中心點(diǎn)與工件的中心點(diǎn)重合。即，工件1放置于承載座2時(shí)，工件1的中心點(diǎn)與承載座2的中心點(diǎn)重合；標(biāo)定板3放置于承載座2時(shí)，標(biāo)定板3的中心點(diǎn)與承載座2的中心點(diǎn)也重合。本實(shí)施方式中標(biāo)定板的外形輪廓與待測試的工件一致，然而標(biāo)定板的外形輪廓與工件的外形輪廓也可以不同。

標(biāo)定板3上設(shè)有至少一個(gè)標(biāo)定符30，標(biāo)定符用于指示標(biāo)定板上的中心點(diǎn)的位置。其中，標(biāo)定符與標(biāo)定板的中心點(diǎn)具有預(yù)設(shè)位置關(guān)系。本實(shí)施方式中，標(biāo)定符的數(shù)目為兩個(gè)，本實(shí)施方式中的標(biāo)定符是兩個(gè)通孔；然并不限于此，標(biāo)定符可以為顏色不同于標(biāo)定板顏色的標(biāo)記點(diǎn)。為了便于指示標(biāo)定板中心的位置，兩個(gè)標(biāo)定符與中心點(diǎn)之間具有預(yù)設(shè)位置關(guān)系，本實(shí)施方式中兩者的預(yù)設(shè)位置關(guān)系為：兩個(gè)標(biāo)定符30與標(biāo)定板的中心點(diǎn)20位于同一條直線上。進(jìn)一步地，為了進(jìn)一步簡化兩個(gè)標(biāo)定符與中心點(diǎn)之間的位置計(jì)算關(guān)系，兩個(gè)標(biāo)定符30關(guān)于標(biāo)定板的中心點(diǎn)20對稱。其中，各標(biāo)定符與標(biāo)定板的中心點(diǎn)的距離以及各標(biāo)定符的大小，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定。

攝像頭(圖未示)用于獲取包含標(biāo)定板的校準(zhǔn)圖像。本實(shí)施方式中，攝像頭與待攝取圖像之間具有預(yù)設(shè)位置關(guān)系。每次使用攝像頭進(jìn)行拍攝時(shí)，將攝像頭移動至預(yù)設(shè)拍攝點(diǎn)即可。本實(shí)施方式中，由機(jī)器人將攝像頭移動至預(yù)設(shè)拍攝點(diǎn)。比如，可以將攝像頭安裝于機(jī)器人的特定位置，機(jī)器人移動至對應(yīng)于承載座的預(yù)設(shè)位置，并進(jìn)行拍攝。從而可以降低人工操作的參與，提高生產(chǎn)的自動化程度和生產(chǎn)效率。

處理器電性連接于攝像頭，接收從攝像頭拍攝的校準(zhǔn)圖像，并從校準(zhǔn)圖 像中識別出標(biāo)定符。如圖3所示，校準(zhǔn)圖像在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中具有預(yù)設(shè)的映射坐標(biāo)區(qū)域，即在預(yù)設(shè)拍攝點(diǎn)拍攝的校準(zhǔn)圖像對應(yīng)于機(jī)器人坐標(biāo)系中特定的坐標(biāo)位置范圍。其中，本實(shí)施方式中所述的預(yù)設(shè)坐標(biāo)系即可以認(rèn)為是預(yù)設(shè)拍攝點(diǎn)所處的機(jī)器人坐標(biāo)系。需要說明的是，圖3中所示的校準(zhǔn)圖像的中心點(diǎn)與機(jī)器人坐標(biāo)系中的原點(diǎn)重合，且校準(zhǔn)圖像的水平和垂直方向上的平分線分別與機(jī)器人坐標(biāo)系中的平面坐標(biāo)軸重合；然本實(shí)施方式對此不做任何限制，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)預(yù)設(shè)拍攝點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的實(shí)際位置設(shè)定。

拍攝到校準(zhǔn)圖像后，處理器可以采用已知的圖像識別技術(shù)從校準(zhǔn)圖像中識別出標(biāo)定符，本實(shí)施方式對此不再贅述。

處理器根據(jù)預(yù)設(shè)的映射坐標(biāo)區(qū)域，計(jì)算標(biāo)定符在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的參考坐標(biāo)。即，由于校準(zhǔn)圖像上的各像素點(diǎn)對應(yīng)于映射坐標(biāo)區(qū)域中的一個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)，因此，根據(jù)識別出兩個(gè)標(biāo)定符所在的像素點(diǎn)，即可得到兩個(gè)標(biāo)定符在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的兩個(gè)參考坐標(biāo)。(若標(biāo)定符較大時(shí)，一般是像素點(diǎn)區(qū)域，可以將像素點(diǎn)區(qū)域的中心點(diǎn)認(rèn)為是標(biāo)定符對應(yīng)的參考坐標(biāo))

然后，處理器根據(jù)參考坐標(biāo)與預(yù)設(shè)位置關(guān)系(即標(biāo)定符與中心點(diǎn)的位置關(guān)系)，計(jì)算當(dāng)工件放置于承載座時(shí)，工件在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的工件位置。其中，工件位置包含工件中心點(diǎn)坐標(biāo)以及工件的旋轉(zhuǎn)角度。具體而言，處理器計(jì)算出兩個(gè)參考坐標(biāo)的中點(diǎn)坐標(biāo)為工件中心點(diǎn)坐標(biāo)。并且，處理器將過兩個(gè)參考坐標(biāo)所在的直線作為參考線，并計(jì)算出所述參考線與預(yù)設(shè)坐標(biāo)系的x軸的夾角作為工件旋轉(zhuǎn)角度，如圖3中所示的夾角為α。本實(shí)施方式對工件旋轉(zhuǎn)角度的定義不做限制，于其他實(shí)施方式中，工件旋轉(zhuǎn)角度也可以是參考線與預(yù)設(shè)坐標(biāo)系的y軸的夾角。

由上可知，由于標(biāo)定板放置在承載座后標(biāo)定板的中心點(diǎn)與承載座的中心點(diǎn)重合，并且，工件放置在承載座后工件的中心點(diǎn)與承載座的中心點(diǎn)也重合；因此，通過標(biāo)定板的標(biāo)定符計(jì)算出來的標(biāo)定板在機(jī)器人坐標(biāo)系中的位置，可 以等同于當(dāng)工件放置于承載座時(shí)，工件在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的工件位置。

本實(shí)施方式相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過采用標(biāo)定板輔助，以及利用攝像頭拍攝的的方式，計(jì)算得到拍攝圖像中標(biāo)定板上的標(biāo)定符的參考坐標(biāo)，從而計(jì)算出中心點(diǎn)的位置坐標(biāo)以及旋轉(zhuǎn)角度，進(jìn)而可以確定待測試的工件的位置。本實(shí)施方式在夾具更換時(shí)，降低了設(shè)備的調(diào)試難度，提高了生產(chǎn)的自動化程度及效率，并且提高了機(jī)器人的利用率，有利于降低生產(chǎn)成本。

值得一提的是，本實(shí)施方式中所涉及到的各模塊均為邏輯模塊，在實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)邏輯單元可以是一個(gè)物理單元，也可以是一個(gè)物理單元的一部分，還可以以多個(gè)物理單元的組合實(shí)現(xiàn)。此外，為了突出本發(fā)明的創(chuàng)新部分，本實(shí)施方式中并沒有將與解決本發(fā)明所提出的技術(shù)問題關(guān)系不太密切的單元引入，但這并不表明本實(shí)施方式中不存在其它的單元。

本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及一種工件位置的校準(zhǔn)方法，應(yīng)用于如第一實(shí)施方式所述的工件位置的校準(zhǔn)系統(tǒng)，如圖4所示，包含以下步驟：

步驟301：將攝像頭移動至預(yù)設(shè)拍攝點(diǎn)。

具體而言，在產(chǎn)線生產(chǎn)新的工件時(shí)，將對應(yīng)于待加工工件的標(biāo)定板放置于該加工工件的承載座上，使得標(biāo)定板的中心點(diǎn)與承載座的中心點(diǎn)重合。將攝像頭移動至預(yù)設(shè)拍攝點(diǎn)，即對應(yīng)于承載座的特定位置。

步驟302：通過位于預(yù)設(shè)拍攝點(diǎn)的攝像頭獲取包含標(biāo)定板的校準(zhǔn)圖像。

啟動攝像頭進(jìn)行拍照，獲取包含有標(biāo)定板的校準(zhǔn)圖像，標(biāo)定板上設(shè)有標(biāo)定符。

其中，在預(yù)設(shè)拍攝點(diǎn)獲取的校準(zhǔn)圖像在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中具有預(yù)設(shè)的映射坐標(biāo)區(qū)域，即校準(zhǔn)圖像中各像素點(diǎn)的位置均與預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的一個(gè)坐標(biāo)值相對應(yīng)。

步驟303：從校準(zhǔn)圖像中識別出標(biāo)定符。

即可以采用已知的圖像識別技術(shù)識別出校準(zhǔn)圖像中的標(biāo)定符，在此不再贅述。

步驟304：根據(jù)預(yù)設(shè)的映射坐標(biāo)區(qū)域，計(jì)算標(biāo)定符在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的參考坐標(biāo)。

步驟305：根據(jù)參考坐標(biāo)與預(yù)設(shè)位置關(guān)系，計(jì)算當(dāng)工件放置于承載座時(shí)，工件在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的工件位置。

其中，工件位置至少包含中心點(diǎn)坐標(biāo)，工件位置還可以包含工件相對預(yù)設(shè)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度。

不難發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施方式為與第一實(shí)施方式相對應(yīng)的方法實(shí)施例，本實(shí)施方式可與第一實(shí)施方式互相配合實(shí)施。第一實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)在本實(shí)施方式中依然有效，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)也可應(yīng)用在第一實(shí)施方式中。

由于第一實(shí)施方式與本實(shí)施方式相互對應(yīng)，因此本實(shí)施方式可與第一實(shí)施方式互相配合實(shí)施。第一實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)在本實(shí)施方式中依然有效，在第一實(shí)施方式中所能達(dá)到的技術(shù)效果在本實(shí)施方式中也同樣可以實(shí)現(xiàn)，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)也可應(yīng)用在第一實(shí)施方式中。

上面各種方法的步驟劃分，只是為了描述清楚，實(shí)現(xiàn)時(shí)可以合并為一個(gè)步驟或者對某些步驟進(jìn)行拆分，分解為多個(gè)步驟，只要包含相同的邏輯關(guān)系，都在本專利的保護(hù)范圍內(nèi)；對算法中或者流程中添加無關(guān)緊要的修改或者引入無關(guān)緊要的設(shè)計(jì)，但不改變其算法和流程的核心設(shè)計(jì)都在該專利的保護(hù)范圍內(nèi)。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施例，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。