【摘要】：目前,LED照明整燈的裝配作業(yè)大多由熟練的操作人員手工完成,或者由PLC程控半自動線完成。LED照明產(chǎn)品元器件的尺寸一般偏小,裝配精度要求較高。手工裝配對操作人員的專業(yè)技能要求很高,生產(chǎn)效率低,產(chǎn)品一致性差;隨著市場對LED產(chǎn)品性能與產(chǎn)量需求的不斷提高,手工裝配已難以適應大批量生產(chǎn),自動化裝配在所必然。本文結(jié)合本公司新型LED整燈全自動裝配流水線實際需求,研究了機器視覺在LED整燈自動裝配線的應用。全文分別研究了工件在線的圖像獲得、識別、處理、應用,最終完成了LED新型燈具全自動生產(chǎn)線的研制、調(diào)試,最后交付生產(chǎn)工廠。本課題在研制開發(fā)的過程中,進行了以下研究:整理闡述了機器視覺理論的發(fā)展與應用現(xiàn)狀及其對于自動化生產(chǎn)的意義;圖像采集和處理方法;最小二乘法的直線與圓弧的擬合;機器人和視頻圖像的工件定位;系統(tǒng)的參數(shù)標定。根據(jù)機器視覺的工作原理,從整體上設計系統(tǒng)的相關(guān)布局,搭建了需要的識別系統(tǒng)工作艙。還以系統(tǒng)所具備的特點為基礎,借助視覺軟件的諸多算子,對相機外參數(shù)以及內(nèi)參數(shù)進行科學合理的標定,此外還要標定機器人中的“手眼”系統(tǒng)。從此種標定算法來看,它的特征比較簡單,而且具備較強的可行性特征,有著較高的精度。對靜態(tài)分揀識別而言,探討了動態(tài)工件的檢測、分類定位,此法是按照觸發(fā)時刻的特點空間位置,決定抓取時刻的工件所處的位置,屬于空間向量平移方式,然后它借助圖像處理軟件所發(fā)出的相關(guān)指令,對機器人進行控制,從而實現(xiàn)工件分類。從這一套系統(tǒng)來看,它以視覺圖像處理算子為基礎,依賴于RC++開發(fā)平臺而實現(xiàn)的,屬于工件動態(tài)識別系統(tǒng),而且在完成了識別和定位的調(diào)試后,獲得了較高的準確率,完全能夠滿足事實上的生產(chǎn)要求。課題利用了基于視覺引導的機器人精密裝配零件的先驗知識,開發(fā)了相應的機器視覺自動引導軟件,實際結(jié)果證明具有良好的工作效率和穩(wěn)定性。自動裝配線使用帶有視頻識別的機器人來替代人工加機器的半自動化裝配和人工外觀品質(zhì)檢測、碼放,完成LED發(fā)光板、控制電路、燈頭螺殼、外罩到LED整燈,從零部件組合\接插(鑲嵌)\導線焊接\熱熔封裝\通電測試\商品噴碼(字)\外觀品質(zhì)檢測和托盤置放全部工序。通過視頻系統(tǒng)、總線系統(tǒng)與機器手執(zhí)行機構(gòu)、鏈式傳送機構(gòu)、裝備夾持平臺有效而無干涉地協(xié)調(diào)運行,通過時間節(jié)拍的優(yōu)化,使得生產(chǎn)效率達到前所未有的程度,設備綜合效率達到85%,裝配線2個人操作,每小時生產(chǎn)1800個單元,是傳統(tǒng)人工生產(chǎn)線(每單元11人)的5倍。一次通過率也超過80%。達到了項目的開發(fā)設定目標,為行業(yè)開創(chuàng)了機器人和視頻設別技術(shù),推進生產(chǎn)設備自動化高效、優(yōu)質(zhì)途徑。
[Abstract]:At present, the assembly of LED lighting whole lamp is mostly completed by skilled operators by hand, or by PLC program-controlled semi-automatic line. The dimension of components of LED lighting products is generally small, and the assembly precision is high. Manual assembly requires very high professional skills of operators, low production efficiency, poor product consistency, with the continuous improvement of market demand for the performance and output of LED products, manual assembly has been difficult to adapt to mass production. Automatic assembly is inevitable. In this paper, the application of machine vision in automatic assembly line of LED whole lamp is studied according to the actual requirement of automatic assembly line of new LED lamp. In this paper, the on-line image acquisition, recognition, processing and application of the workpiece are studied respectively. Finally, the development and debugging of the new LED automatic lamp production line are completed, and finally delivered to the production factory. In the course of the research and development of this subject, the following researches are carried out: the development and application of machine vision theory and its significance for automatic production, the method of image acquisition and processing, the development and application of machine vision theory are summarized. The fitting of the straight line and arc of the least square method, the localization of the robot and video image, and the calibration of the system parameters. According to the working principle of machine vision, the related layout of the system is designed as a whole, and the work module of the identification system is built. Based on the characteristics of the system and with the help of many operators of the visual software, the external and internal parameters of the camera are calibrated scientifically and reasonably. In addition, the hand-eye system in the robot is calibrated. From the point of view of this calibration algorithm, its features are relatively simple, and it has strong feasibility features and high accuracy. For static sorting recognition, the detection and classification of dynamic workpieces are discussed. This method is based on the characteristic spatial position of trigger time and determines the position of the workpiece at grab time, which belongs to the mode of translation of space vector. Then it controls the robot with the help of the relevant instructions issued by the image processing software and realizes the job classification. From the point of view of this system, it is based on the visual image processing operator and depends on the RC development platform. It belongs to the workpiece dynamic recognition system. Fully able to meet the actual production requirements. Based on the prior knowledge of robot precision assembly parts based on vision guidance, the corresponding machine vision automatic guidance software is developed. The practical results show that the software has good working efficiency and stability. The automatic assembly line uses a robot with video recognition to replace the semi-automatic assembly and manual appearance quality detection of the manual adding machine, code the LED, complete the LED light emitting board, control circuit, lamp head snail shell, outer cover to the LED whole lamp, From component combination\ insert (mosaic)\ wire welding\ hot melt package\ power test\ commodity spray code (word)\ appearance quality testing and pallet placement all processes. Through video system, bus system and machine hand actuator, chain transmission mechanism, equipment holding platform effectively and without interference coordinated operation, through the optimization of time beat, the production efficiency reached unprecedented degree. The overall efficiency of the equipment is 85 and the assembly line is operated by 2 individuals. The production of 1800 units per hour is 5 times that of the traditional manual production line (11 people per unit). The pass rate is more than 80% at a time. It has achieved the goal of project development, created robot and video technology for the industry, and promoted the production equipment automation, high efficiency and high quality way.
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP391.41;TM923.34

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