[发明专利]基于机器视觉的变压器自动装配方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉的变压器自动装配方法，其特征在于，包括

构建所要装配的变压器的标准零件特征数据库：标准零件特征包括零件的装配序列号、标准零件的轮廓面积范围、标准零件的轮廓长度范围、放置区域的下降高度Z1、装配区域的下降高度Z2、相机位于对应零件放置区与装配区的正上方的机械手坐标信息；

采集零件放置区与装配区的图像：根据当前装配零件序列号获取标准零件特征数据库中相机位于对应零件放置区与装配区的正上方的机械手坐标信息，驱动机械手带动相机运动到指定位置对各区域零件进行图像采集；

图像特征提取：提取待装配零件的全部轮廓，根据图像的全部轮廓计算零件的轮廓面积与轮廓长度；

零件匹配：根据当前装配序列号找到组成标准零件特征数据库对应的标准零件轮廓面积、标准零件轮廓长度范围，并与图像特征提取得到的零件的轮廓面积、轮廓长度对比；

获取机械手装配路径：若面积和长度的误差在一范围内，则通过质心法结合矩形拟合计算出零件在相机坐标系下的质心坐标和偏转角度，经坐标转换后得到放置区的目标零件相对于机械手世界坐标系的坐标（X1,Y1,Z1,C1）和装配区与零件轮廓匹配位置相对于机械手世界坐标系的坐标（X2,Y2,Z2,C2），其中，X、Y为机械手世界坐标系的横纵坐标，C为零件的偏转角度；

装配：机械手根据装配路径抓取零件进行装配；

构建所要装配的变压器的组成标准零件特征数据库的具体步骤为：

步骤S101，选取所要装配变压器的所有组成零件的标准零件；

步骤S102，将标准零件分别放置于放置区与装配区；

步骤S103，机械手控制相机置于各个零件的放置区与装配区的正上方，记录机械手对应的坐标信息；

步骤S104，当机械手位于步骤S103记录的坐标信息处时，按照零件的装配顺序，相机依次完成图像的采集；

步骤S105，提取每一图像中标准零件的全部轮廓，然后创建一个像素值全为0的图像，依次在该图上以像素值255绘制每个轮廓，直到找到对应零件的轮廓后，计算并记录此时零件的轮廓面积与轮廓长度；

步骤S106，通过机械手控制器操作机械手去夹取各个零件，放置到放置区与装配区，确定放置区的下降高度Z1和装配区的下降高度Z2，并记录。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采集零件放置区与装配区的图像后对图像进行预处理，预处理的过程为：

步骤S301，对采集的图像进行灰度化操作；

步骤S302，对采集的图像进行高斯滤波去噪处理；

步骤S303， 针对不同零件，以采集图像的中心为基准，设置合理的感兴趣区域大小；

步骤S304，通过掩膜操作，将感兴趣区域以外的像素值设置为0。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对不同的零件，分别采用自适应边缘提取算法、固定阈值边缘提取算法和Canny边缘提取算法提取图像特征，在装配过程中不断记录各类算法的正确性，根据正确性的大小对算法进行排序。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调用OpenCV中的findContours函数检测边缘检测图中的所有轮廓，对轮廓采用contourArea和arcLength函数计算轮廓面积与长度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算轮廓的一阶矩得到零件的质心坐标；采用最小外接矩形的方法确定出零件的偏转角度，且偏转角是以零件长边与X坐标轴的夹角。