[发明专利]电梯导轨垫片连续自动送料与智能定位拉铆装置及其送料拉铆方法

权利要求书

1.电梯导轨垫片连续自动送料与智能定位拉铆装置，其特征在于：包括底座、以及设置在底座上的旋转补料机构、双向定位送料机构和三轴视觉拉铆机构；

旋转补料机构包括转动设置在底座上的齿轮轴，齿轮轴由电机驱动转动，带动安装在底座上的环形旋转料盘转动，旋转料盘上周向均匀设有若干料盒，料盒远离旋转料盘中心的外侧设有垫片出料口，料盒靠近旋转料盘中心的内侧设有推板推入孔，推料气缸安装在底座上且位于环形旋转料盘中，推料气缸的活塞杆端部上设有与推板推入孔相配合的推板，推料气缸带动推板伸出时，推板通过推板推入孔进入料盒内，推动料盒内的垫片经垫片出料孔进入双向定位送料机构；

双向定位送料机构包括设置在底座上的送料模组，送料模组的移动平台上设有基板，基板上设有定位底板，定位底板尾部上设有顶紧气缸，顶紧气缸的活塞杆上设有顶紧块，顶紧块下部上远离顶紧气缸的一侧设有平行于顶紧气缸的活塞杆的自锁杆，定位底板头部铰接有由自锁杆推动旋转的L形的转动定位块，

定位底板两侧分别设有安装座，安装座上设有滑座，两侧滑座上都设有侧定位块，两个侧定位块之间的距离与垫片宽度相等，侧定位块上设有光轴，光轴上套有弹簧，光轴尾部活动穿过设置在基板上的光轴支座；靠近旋转补料机构的侧定位块上设有垫片进口，垫片进口上表面与定位底板上表面持平；侧定位块靠近弹簧的端部下方设有与安装座端面相配合的限位凸块，侧定位块在弹簧作用下限位凸块顶紧安装座端面使得侧定位块保持位置固定；

三轴视觉拉铆机构包括设置在底座上的X向模组，X向模组上设有Y向模组；Y向模组上设有Z向模组，Z向模组上设有拉铆枪安装座，拉铆枪安装座上固定有拉铆枪，Z向模组上还设有与控制中心电连接的CCD相机和光源。

2.如权利要求1所述的电梯导轨垫片连续自动送料与智能定位拉铆装置，其特征在于：所述安装座上设有截面呈倒T形的卡槽，所述滑座下部设有与卡槽相配合的卡接部。

3.如权利要求2所述的电梯导轨垫片连续自动送料与智能定位拉铆装置，其特征在于：所述定位底板底部设有供自锁杆穿过的自锁杆导向块。

4.如权利要求1-3中任意项所述的电梯导轨垫片连续自动送料与智能定位拉铆装置的送料拉铆方法，包括以下步骤：

1、导轨铆接孔定位

1.1图像采集

控制三轴视觉拉铆机构运动，带动CCD相机至电梯导轨拍照位置，使电梯导轨铆接孔处于CCD相机视野内，通过CCD相机采集电梯导轨端部图像；

1.2模板匹配

将采集的图像进行灰度化处理，采用模板匹配确定目标区域，将目标区域裁剪出来，作为后续孔位识别处理的源图像；

1.3图像预处理

采用组合滤波的方式对步骤1.2的源图像进行降噪处理；组合滤波中包含均值滤波、高斯滤波、中值滤波、双边滤波，设定各滤波的内核大小，执行组合滤波后，产生去噪后的图像；具体如下：

a.设定各滤波内核大小的取值范围：记均值滤波内核大小为Ka，高斯滤波内核大小为Kb，中值滤波内核大小为Kc，双边滤波内核大小为Kd，且取值范围均为[1，20]；

b.一次寻优，分别将各滤波内核大小从取值范围内平均取m个值，各个滤波分别取出一个内核大小值，得到m⁴个滤波内核大小组合值，采用m⁴个滤波内核大小组合值分别作为组合滤波参数，对图像进行降噪处理，得到m⁴个降噪后的图像，计算m⁴个降噪后图像的信噪比，从中选出信噪比最大的图像，对应的滤波内核大小组合值记为[Ka′，Kb′，Kc′，Kd′]；

c.二次寻优，将上一步得到的滤波内核大小组合值[Ka′，Kb′，Kc′，Kd′]扩大范围，得到新的滤波内核大小取值范围：均值滤波内核取值范围为[Ka′-T，Ka′+T]]；高斯滤波内核取值范围为[Kb′-T，Kb′+T]；中值滤波内核取值范围为[Kc′-T，Kc′+T]；双边滤波内核取值范围为[Kd′-T，Kd′+T]，T取[0.2，1.2]；将各个滤波内核值从新的取值范围内平均取出n个值，得到n⁴个滤波内核组合值，采用n⁴个滤波内核大小组合值分别作为组合滤波参数，对图像进行降噪处理得到n⁴个降噪后的图像，计算n⁴个降噪后图像的信噪比，从中选出信噪比最大的图像，作为后续处理的源图像；

1.4图像强化

对步骤1.3预处理后的源图像进行二值化和形态学操作，形态学操作包括图像腐蚀和膨胀，对腐蚀后的图像进行膨胀操作，以去除干扰区域并保持原始孔位区域轮廓不变；

1.5孔位识别

采用轮廓识别方法，识别图像中的孔特征，得到铆接孔在图像坐标系中的坐标；

1.7孔坐标变换

将图像坐标系中的铆接孔坐标与坐标变换矩阵相乘，得到三轴视觉拉铆机构坐标系中的坐标，两个导轨铆接孔位置坐标分别为(x1，y1)和(x2，y2)；其中，坐标变换矩阵在CCD相机标定过程中获得；

2、垫片补料

推料气缸伸出带动推板伸出，推板通过推板推入孔进入料盒内，推动料盒内的垫片经过垫片出料孔后，进入双向定位送料机构；若当前位置料盒内的垫片推完，电机带动齿轮轴转动，驱动旋转料盘转动，将下一位置料盒的推板推入孔对准推板即可；

3、垫片双向定位

当垫片从旋转补料机构中推出后，垫片经过垫片滑道进入双向定位送料机构中，此时顶紧气缸伸出，带动顶紧块向前运动，顶紧块推动垫片向前运动，垫片运动过程中，在两侧滑动定位块限位条件下，保证横向位置精度；顶紧块带动自锁杆向前运动，在垫片到达转动定位块位置处之前，自锁杆将转动定位块顶起转动，并锁死至垂直状态，顶紧块推动垫片顶紧转动定位块，实现垫片纵向定位；

4、垫片铆接孔定位

4.1图像采集

垫片双向定位完成后，送料模组带动垫片移动至拍照位，并将CCD相机沿Y方向向后移动距离ε至拍照位；

4.2模板匹配

将采集的图像进行灰度化处理，采用模板匹配确定目标区域，将目标区域裁剪出来，作为后续孔位识别处理的源图像；

4.3图像预处理

采用组合滤波的方式对步骤4.2的图像进行降噪处理；组合滤波中包含均值滤波、高斯滤波、中值滤波、双边滤波，设定各滤波的内核大小，执行组合滤波后，产生去噪后的图像，具体如下：

a.设定各滤波内核大小的取值范围，记均值滤波内核大小为La，高斯滤波内核大小为Lb，中值滤波内核大小为Lc，双边滤波内核大小为Ld，取值范围均为[1，20]；

b.一次寻优，分别将各滤波内核大小从取值范围内平均取i个值，各个滤波分别取出一个内核大小值，得到i⁴个滤波内核大小组合值，采用i⁴个滤波内核大小组合值分别作为组合滤波参数，对图像进行降噪处理，得到i⁴个降噪后的图像，计算i⁴个降噪后图像的信噪比，从中选出信噪比最大的图像，对应的滤波内核大小组合值记为[La′，Lb′，Lc′，Ld′]；

c.二次寻优，将上一步得到的滤波内核大小组合值[La′，Lb′，Lc′，Ld′]扩大范围，得到新的滤波内核大小取值范围：均值滤波内核取值范围为[La′-P，La′+P]]；高斯滤波内核取值范围为[Lb′-P，Lb′+P]；中值滤波内核取值范围为[Lc′-P，Lc′+P]；双边滤波内核取值范围为[Ld′-P，Ld′+P]，P取[0.2，1.2]；将各个滤波内核值从心的取值范围内平均取出j个值，得到j⁴个滤波内核组合值，采用j⁴个滤波内核大小组合值分别作为组合滤波参数，对图像进行降噪处理得到j⁴个降噪后的图像，计算j⁴个降噪后图像的信噪比，从中选出信噪比最大的图像，作为后续处理的源图像；

4.4图像强化

对预处理后的图像进行二值化和形态学操作，形态学操作包括图像腐蚀和膨胀，对腐蚀后的图像进行膨胀操作，可去除干扰区域并保持原始孔位区域轮廓不变；

4.5孔位识别

采用轮廓识别方法，识别图像中的孔特征，得到铆接孔在图像坐标系中的坐标；

4.6孔坐标变换

将图像坐标系中的铆接孔坐标，与坐标变换矩阵相乘，得到三轴视觉拉铆机构坐标系中的坐标，两个垫片铆接孔位置坐标分别为(Px1，Py1)和(Px2，Py2)；

5、垫片送料

计算导轨铆接孔和垫片铆接孔位置坐标的纵向差值δ，作为送料模组的进给量，保证导轨铆接孔和垫片铆接孔精准对齐；

其中，纵向差值

6、自动铆接

三轴视觉拉铆机构根据导轨铆接孔的坐标(x1，y1)和(x2，y2)，带动拉铆枪移动铆接孔位，完成垫片铆接；

7、定位机构复位

铆接完成后，顶紧气缸缩回，带动自锁杆缩回，此时转动定位块可转动，解除转动定位块锁死状态，此时送料模组带动定位机构退回，两侧滑动定位块在弹簧作用下复位。

5.如权利要求4所述的电梯导轨垫片连续自动送料与智能定位拉铆装置的送料拉铆方法，其特征在于：所述m为5～10中任意整数，所述n为5～10中任意整数，i取5～10中任意整数，j取5～10中任意整数。