基于装配机器人与视觉的电路板精密装配系统研究

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电子装配具有工件体积小且种类繁多、装配工艺复杂、装配精度要求高等特点,采用人工流水作业的方式不仅劳动强度大、人工成本高、生产效率低,而且产品的一致性和稳定性难以得到保证。精密装配概念即是针对高精度装配要求提出的,单纯依靠传统装配机器人进行装配工作,灵活性不够,适应性差,调试困难,机器视觉的引入可以根据工件的实际位置动态调整装配机器人的执行点,实现其精确定位与智能拾放。  在电子产品大规模贴装生产中,主流生产方式是采用贴片机,但是贴片机目前无法实现腔体类工件内部贴装。本文针对电路板在金属空腔壳体内装配与焊接实际需求,构建了一套电路板精密装配系统,根据电路板装配具体要求以及难点所在,进行系统结构设计与控制系统设计;自动贴装子系统采用“先看-后动”的开环控制模式,制定“定位—定位—拾取—放置”的工作模式;通过自动贴装子系统定位精度与校正误差分析,验证系统设计的合理性,研究需视觉系统校正的工件定位误差来源。  研究包括原始图像获取、图像采集、图像预处理与图像分割、图像特征提取、目标匹配以及目标定位在内的整个识别定位过程实现,根据实际情况选取合理的光源与照明方案,优化原始图像质量,研究图像平滑、图像锐化以及图像增强等图像预处理算法,通过拉普拉斯高斯(LOG)算子法进行边缘提取,根据最小二乘法原理进行曲线拟合,实现电路板与壳体的识别定位,研究AOI检测原理与实现方法。  研究视觉系统像素坐标系标定以及机器人执行点获取的两套方法,对两套方法获取的机器人执行点进行误差分析,通过对比选择更适合本系统的方法,完成机器人执行点获取的程序实现。  进行了自动贴装子系统重复定位精度实验与电路板贴装位置精度AOI检测实验。分析实验结果表明,系统能够满足精密装配要求,产品一致性与稳定性得到提高。
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