基于视觉的LED照明产品的自动装配

摘要

目前，LED照明整灯的装配作业大多由熟练的操作人员手工完成，或者由PLC程控半自动线完成。LED照明产品元器件的尺寸一般偏小，装配精度要求较高。手工装配对操作人员的专业技能要求很高，生产效率低，产品一致性差；随着市场对LED产品性能与产量需求的不断提高，手工装配已难以适应大批量生产，自动化装配在所必然。
　　本文结合本公司新型LED整灯全自动装配流水线实际需求，研究了机器视觉在LED整灯自动装配线的应用。
　　全文分别研究了工件在线的图像获得、识别、处理、应用，最终完成了LED新型灯具全自动生产线的研制、调试，最后交付生产工厂。本课题在研制开发的过程中，进行了以下研究：
　　整理阐述了机器视觉理论的发展与应用现状及其对于自动化生产的意义；图像采集和处理方法；最小二乘法的直线与圆弧的拟合；机器人和视频图像的工件定位；系统的参数标定。根据机器视觉的工作原理，从整体上设计系统的相关布局，搭建了需要的识别系统工作舱。还以系统所具备的特点为基础，借助视觉软件的诸多算子，对相机外参数以及内参数进行科学合理的标定，此外还要标定机器人中的“手眼”系统。从此种标定算法来看，它的特征比较简单，而且具备较强的可行性特征，有着较高的精度。对静态分拣识别而言，探讨了动态工件的检测、分类定位，此法是按照触发时刻的特点空间位置，决定抓取时刻的工件所处的位置，属于空间向量平移方式，然后它借助图像处理软件所发出的相关指令，对机器人进行控制，从而实现工件分类。
　　从这一套系统来看，它以视觉图像处理算子为基础，依赖于RC++开发平台而实现的，属于工件动态识别系统，而且在完成了识别和定位的调试后，获得了较高的准确率，完全能够满足事实上的生产要求。课题利用了基于视觉引导的机器人精密装配零件的先验知识，开发了相应的机器视觉自动引导软件，实际结果证明具有良好的工作效率和稳定性。
　　自动装配线使用带有视频识别的机器人来替代人工加机器的半自动化装配和人工外观品质检测、码放，完成LED发光板、控制电路、灯头螺壳、外罩到LED整灯， 从零部件组合\接插(镶嵌)\导线焊接\热熔封装\通电测试\商品喷码(字)\外观品质检测和托盘置放全部工序。
　　通过视频系统、总线系统与机器手执行机构、链式传送机构、装备夹持平台有效而无干涉地协调运行，通过时间节拍的优化，使得生产效率达到前所未有的程度，设备综合效率达到85％，装配线2个人操作，每小时生产1800个单元，是传统人工生产线（每单元11人）的5倍。一次通过率也超过80%。达到了项目的开发设定目标，为行业开创了机器人和视频设别技术，推进生产设备自动化高效、优质途径。

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第一章 绪 论

1.1机器视觉系统概述

1.2机器视觉技术的发展和应用

1.3基于机器视觉的精密装配技术的发展现状

1.4机器视觉控制对自动化生产的意义

1.5本章小结

第二章 图像采集和处理方法

2.1图像获取

2.2图像平滑

2.3图像二值化

2.4 图像边缘检测

2.5各算子的计算机仿真比较

2.6本章小结

第三章 物体的特征识别和定位

3.1目标组建的定位

3.2 图型识别与定位

3.3 特征识别定位在本项目应用效果

3.4本章小结

第四章 基于视觉的精密装配系统的参数标定

4.1 相机的标定

4.2装配系统自标定的实现

4.3 LED自动装配系统视觉软件的选用与控制策略

4.4本章小结

第五章 LED整灯装配生产线的视觉控制系统的设计

5.1 装配系统工作描述

5.2装配系统的硬件结构和装配策略设计

5-3 自动装配线的主要构成

5.4 SMEMA通信协议

5.5自动装配流程图

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文