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专利号: 2019107660819
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于手眼协调的高精度微波腔体滤波器调试方法,利用该高精度微波腔体滤波器调试方法使用四轴机械臂进行自动调试,所述四轴机械臂包括上下轴、左右轴、前后轴及旋转轴;微波腔体滤波器为长方体结构,所述微波腔体滤波器上具有若干待调试螺钉;其特征在于:包括以下步骤:

S1:利用工业相机采集微波腔体滤波器上所有待调试螺钉的若干图像,利用边缘拟合圆方法对所有待调试螺钉进行定位,得到每个待调试螺钉的拟合圆和所述每个待调试螺钉的二维位置坐标;从所述若干图像中选出最清晰的一个图像,得到与该最清晰的图像对应的工业相机的位置,根据工业相机与每个待调试螺钉的关系,得到所述每个待调试螺钉的高度,进而得到所述每个待调试螺钉的三维位置信息;所述每个待调试螺钉的三维位置信息也即所述每个待调试螺钉的螺钉中心;

S2:利用图像识别技术,从最清晰的图像中提取所述每个待调试螺钉的凹槽角度;利用图像识别技术提取所述每个待调试螺钉的凹槽角度的具体过程如下:S21:获取步骤S1中的拟合圆,对该拟合圆进行平滑滤波和动态阈值分割处理,将分割得到的相连区域进行联通,不相连区域进行分离;

S22:通过区域面积、灰度值和圆弧度筛选出所述每个待调试螺钉表面上的两个半圆区域,分别提取这两个半圆区域的区域角度;这两个半圆区域角度的平均值为所述每个待调试螺钉的螺纹角度,所述螺纹角度即为凹槽角度;

S3:从步骤S1中最清晰图像中提取该最清晰图像的图像中心,根据所述每个待调试螺钉的螺钉中心和凹槽角度,利用所述四轴机械臂调节所述每个待调试螺钉的螺钉中心与所述图像中心的距离,使所述每个待调试螺钉的螺钉中心与所述图像中心的距离减小;

S4:判断每一调节后所述每个待调试螺钉的螺钉中心与所述图像中心的距离是否小于某一预设像素;若是,则到步骤S5;若否,则回到步骤S1;

S5:根据所述微波腔体滤波器性能指标的要求,利用所述四轴机械臂自动完成所有待调试螺钉的调试,即完成对微波腔体滤波器的高精度调试。

2.如权利要求1所述的一种基于手眼协调的高精度微波腔体滤波器调试方法,其特征在于:步骤S1中,所述工业相机安装在所述四轴机械臂的上下轴机械臂末端。

3.如权利要求1所述的一种基于手眼协调的高精度微波腔体滤波器调试方法,其特征在于:步骤S1中,利用边缘拟合圆方法对待调试螺钉定位的具体过程如下:S11:对步骤S1中的每张图像进行灰度处理,保留所述每张图像的亮度信息,并选取具有亮度信息的图像的ROI区域;

S12:对所述ROI区域进行平滑滤波处理;

S13:利用大律法对平滑滤波处理后的ROI区域进行动态阈值分割,获取目标区域;

S14:对所述目标区域的区域边缘进行形态学处理,并对边缘轮廓进行分割;

S15:对形态学和分割处理后的目标区域进行边缘轮廓的圆的拟合,得到拟合圆,并根据设计要求筛选得到每个待调试螺钉的螺钉中心。

4.如权利要求1所述的一种基于手眼协调的高精度微波腔体滤波器调试方法,其特征在于:步骤S2中,所述凹槽角度的误差范围为±0.5°。

5.如权利要求1所述的一种基于手眼协调的高精度微波腔体滤波器调试方法,其特征在于:步骤S3中,一个待调试螺钉至少调节一次,每次调节都要进行一次步骤S1中的图像采集。

6.如权利要求1所述的一种基于手眼协调的高精度微波腔体滤波器调试方法,其特征在于:步骤S4中,所述某一预设像素为0.5像素。

7.一种基于手眼协调的高精度微波腔体滤波器调试系统,所述高精度微波腔体滤波器为长方体结构;其特征在于:包括具有若干待调试螺钉的微波腔体滤波器、矢量网络分析仪、运动控制卡、四轴机械臂和计算机;所述四轴机械臂的上下轴末端安装有螺丝刀旋转轴及螺丝刀,所述四轴机械臂的上下轴机械臂末端安装有工业相机;

所述工业相机,用来采集微波腔体滤波器上所有待调试螺钉的若干图像;

所述计算机包括调试算法模块、视觉识别模块和运动控制模块;所述运动控制模块包括判断单元和PID控制单元;所述计算机内存储有每个待调试螺钉的螺钉中心及凹槽角度,并对每个待调试螺钉的螺钉中心进行实时更新;所述计算机内还存储有所述若干图像中最为清晰的一张图像的图像中心;所述计算机用来输出每个待调试螺钉的调试信息并下发调试指令控制所述四轴机械臂进行相应的调试;所述调试算法模块用来输出每个待调试螺钉的调试信息,所述视觉识别模块用来实时获取每个待调试螺钉的螺钉中心及每个待调试螺钉对应的凹槽角度;

所述工业相机与所述矢量网络分析仪建立通信连接,所述矢量网络分析仪与所述计算机建立通信连接,所述计算机内安装有所述运动控制卡;

所述运动控制卡,用来控制所述四轴机械臂对每个待调试螺钉的自动调试;

所述矢量网络分析仪获取所有待调试螺钉在所述微波腔体滤波器内的长度,并输出所述微波腔体滤波器的S参数,该S参数用来反映所述微波腔体滤波器的性能;所述矢量网络分析仪内储存有预设性能指标,将输出的S参数与所述预设性能指标的差值输入至所述计算机,利用所述计算机内的所述调试算法模块输出每个待调试螺钉的调试信息;所述运动控制模块接收所述调试信息;

所述判断单元调用每个待调试螺钉的螺钉中心,并依次判断每个待调试螺钉的螺钉中心与图像中心的距离是否小于某一预设像素;

若是,则所述四轴机械臂通过所述运动控制卡接收所述视觉识别模块发送的每个待调试螺钉的螺钉中心及每个待调试螺钉对应的凹槽角度的指令,调节所述螺丝刀并契合进当前待调试螺钉中;同时,所述四轴机械臂通过所述运动控制卡依次接收所述运动控制模块发送的调试信息的调试指令,所述四轴机械臂根据所述调试指令对当前待调试螺钉进行自动调试;

若否,则PID控制单元根据当前待调试螺钉的螺钉中心与图像中心的差值发送调节当前待调试螺钉的调节指令,通过所述运动控制卡传输至所述四轴机械臂,控制所述四轴机械臂调节当前待调试螺钉的螺钉中心,使当前待调试螺钉的螺钉中心靠近所述图像中心;

每完成一次当前待调试螺钉的螺钉中心的调节,所述判断单元执行一次获取更新后的当前待调试螺钉的螺钉中心,并判断所述更新后的当前待调试螺钉的螺钉中心是否小于所述某一预设像素的操作,直到当前待调试螺钉的螺钉中心小于所述某一预设像素为止;

所述计算机通过所述运动控制卡下发控制指令控制所述四轴机械臂依次对待调试螺钉进行自动调试,直到所述微波腔体滤波器达到要求的性能指标;所述控制指令包括所述视觉识别模块发送的每个待调试螺钉的螺钉中心及每个待调试螺钉对应的凹槽角度的指令和所述运动控制模块发送的调试信息的调试指令。

8.如权利要求7所述的一种基于手眼协调的高精度微波腔体滤波器调试系统,其特征在于:所述若干待调试螺钉位于微波腔体滤波器的上表面,所述若干待调试螺钉长短不一;

所述某一预设像素为0.5像素。