[发明专利]一种自动锁螺丝方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及自动检测和产线自动化领域，特别涉及一种自动检测螺丝孔位置并锁螺丝的方法和装置。

背景技术

在包括电子产品在内的许多产品的生产工艺中，组装是一道重要工序，也是需求人员最多的工序，现今随着经济的发展，人力匮乏，劳力成本增加，工厂为提高经济效益，减少雇佣员工、特别是减少对技术工程师的依赖提上日程，机器取代人员进行产品组装成为当前的趋势。在产品组装的最后阶段是锁紧外壳上的螺丝，但现在市场上的锁螺丝装置为手持式自动锁螺丝机和全自动锁螺丝机。手持式锁螺丝机的缺点是需要的操作人员较多，并且容易划伤产品外观。全自动锁螺丝机的缺点兼容性不强，更换产品时，调整时间较长，对操作人员技术要求高，螺丝孔的位置数据是通过工程师从产品外壳CAD档导出，并由工程师导入全自动锁螺丝机，再通过编程、优化后方可进行锁螺丝，这一方面要求有高素质的操作人员，另一方面，前期处理占用了大量时间。总之，现有的锁螺丝技术的主要问题在于不能快速有效地获得精确的螺丝孔位置，锁螺丝的前期准备工作时间较长，花费的人工成本较高等。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种自动锁螺丝方法及装置，可更快速有效的检测出螺丝孔，提高检测螺丝孔的成功率，并且缩短锁螺丝的前期准备工作时间，减少人工成本。

本发明提供的一种自动锁螺丝方法，包括对工件进行螺丝孔位置检测，然后将螺丝锁到工件上检测出位置的螺丝孔中，所述的螺丝孔位置检测具体包括下述步骤：影像采集、影像处理、坐标提取。

影像采集步骤用于采集光源照射下的工件的图像；影像处理步骤用于在所述图像所在的平面建立坐标系，对所述图像进行检测得到螺丝孔区域；坐标提取步骤用于测量所述图像中螺丝孔的中心点坐标值。

坐标提取步骤具体包括：测量出所述图像中螺丝孔区域的重心坐标值；对所述图像进行Canny算子边缘提取测量出螺丝孔区域的全部边缘点及其坐标值；分别测量出所述螺丝孔区域的全部边缘点与其重心的距离，根据所述距离的大小将所述螺丝孔区域的全部边缘点分成一个或多个集合；查找在所述螺丝孔区域的边缘点集合所形成螺丝孔区域的边界线的一条弦，所述弦与其中点和相应螺丝孔区域重心的连线相垂直；利用弦的端点的梯度过圆心，测量得到所述螺丝孔中心的坐标值。

上述的一种自动锁螺丝方法方法还可进一步包括优选锁螺丝工作路径的步骤，所述将螺丝锁到工件上检测出位置的螺丝孔的过程按优选出的工作路径进行。

上述的影像处理步骤中还可进一步包括对所述图像进行滤波、锐化和分割的过程。

本发明同时还提供一种自动锁螺丝装置，包括主机、控制部分、执行部分、工作头部、外部数据导入模块、显示部分，还包括影像采集系统、光源、影像处理单元、坐标提取单元；主机用于控制和管理各组成部分，控制部分用于控制执行部分的工作，工作头部在执行部分的控制下完成锁螺丝的工作；所述影像采集系统用于采集工件的图像并发送到所述影像处理单元，所述光源用于给工件曝光照射，所述影像处理单元用于在所述图像所在的平面建立坐标系，然后对所述图像进行检测得到螺丝孔区域并发送到坐标提取单元，所述坐标提取单元用于测量所述图像中螺丝孔的中心点精确坐标并发送给主机，所述光源的曝光时间及频率由控制部分进行控制；所述的外部数据导入模块，能够导入螺丝孔中心的坐标值、螺丝参数、工件的材料属性。

坐标提取单元包括：测量所述图像中螺丝孔区域的重心坐标的模块；对所述图像进行Canny算子边缘提取测量出螺丝孔区域的全部边缘点及其坐标的模块；分别测量出所述螺丝孔区域的全部边缘点与其重心的距离，根据所述距离的大小将所述螺丝孔区域的全部边缘点分成一个或多个集合的模块；查找在所述螺丝孔区域的边缘点集合所形成螺丝孔区域的边界线的一条弦的模块，所述弦与其中点和相应螺丝孔区域重心的连线相垂直；利用弦的端点的梯度过圆心，测量得到所述螺丝孔中心的坐标的模块。

上述的执行部分包括控制工作头部在平面方向上移动的两个步进电机、控制工作头部上下移动的步进电机、控制工作头部旋转的步进电机、螺丝排列机和螺丝传送机构。

上述的显示部分包括LCD液晶屏和报警灯，LCD液晶屏连接于所述主机，用于显示所述自动锁螺丝装置的工作状态、工作头部的坐标位置、工作头部的工作路径；报警灯用于对所述自动锁螺丝装置的异常工作状态情况进行报警提示。

上述的主机上包括有上层软件单元，用于对所述自动锁螺丝装置的各组成部分进行控制和管理、优选工作头部的工作路径、管理操作人员指定的螺丝头工作路径、进行螺丝参数设置。