[發明專利]一種微小型結構件高精度視覺同軸光學對位裝配系統

有效

• 申請號: 201110007968.3
• 申請日: 2011-01-14
• 公開（公告）號: CN102073148A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 張之敬;金鑫;葉鑫;王強
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G02B27/62
• 分類號: G02B27/62
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;楊志兵

1.一種微小型結構件高精度視覺同軸光學對位裝配系統，其特征在于，包括機械手、光源、光學對位裝置、微動平臺、攝像裝置以及控制裝置；其中，攝像裝置與光學對位裝置位于同一水線上，機械手和微動平臺分別位于光學對位裝置的上方和下方；

機械手包括吸頭，用于吸附待配件；光源用于為基體件和待配件提供照明；光學對位裝置，用于改變基體件和待配件的反射光的光路；微動平臺，用于承載基體件并在控制裝置的控制下進行調整；攝像裝置用于采集基體件和待配件圖像，對圖像進行測量，并將基體件和待配件的偏差信息傳輸給控制裝置；

控制裝置包括光源控制模塊、存儲模塊、圖像處理模塊以及微動平臺調整模塊；光源控制模塊，采用分時的方式控制光源為基體件和待配件提供照明；存儲模塊，用于存儲根據先驗知識建立包含典型結構對位特征的局部模板；圖像處理模塊，用于對接收基體件圖像和待配件圖像進行處理，根據處理的結果生成控制信號傳輸給微動平臺調整模塊；微動平臺調整模塊，用于根據接收的控制信號控制微動平臺進行相應的調整；

控制裝置的光源控制模塊控制打開待配件的光源，攝像裝置利用經處理后的待配件圖像進行自動調焦；調焦結束后，攝像裝置采集待配件的圖像和基體件圖像并傳輸的圖像處理模塊，圖像處理模塊利用局部模板將提取待配件的精確對位像素點(x₁，y₁)和基體件的精確對位像素點(x₀，y₀)，提取(x₀，y₀)的方向線夾角θ₀和(x₁，y₁)的方向線夾角θ₁；圖像處理模塊進一步根據(x₀，y₀)、θ₀、(x₁，y₁)以及θ₁生成微動平臺控制信號傳輸給微動平臺調整模塊，微動平臺調整模塊控制微動平臺進行相應的調整，使基體件與待配件之間精確對位。

2.根據權利要求1所述微小型結構件高精度視覺同軸光學對位裝配系統，其特征在于，所述控制裝置進一步包括顯示模塊，用于提供人機交互的界面，對裝配過程中的待配件和基體件的圖像進行顯示。

3.根據權利要求1所述微小型結構件高精度視覺同軸光學對位裝配系統，其特征在于，所述局部模板、基體件圖像以及待配件圖像都為二值圖像。

4.根據權利要求3所述微小型結構件高精度視覺同軸光學對位裝配系統，其特征在于，所述圖像處理模塊用于對接收的基體件圖像和待配件圖像進行處理為：

將基體件圖像分為四個區域，根據待配件特征選擇特征匹配區域以及局部模板；選取局部模板上的一點為特征點并在特征匹配區域內進行模板移動，求取模板上灰度為1或0的像素點與待匹配圖像上的像素點上與其對應的灰度值進行異或運算，當運算的結果小于事先設置的閾值時，則將當前待匹配圖像上與局部模板上的特征點對應的點定為特征點；其中所述待匹配的圖像包括待配件圖像和基體件圖像，所述特征點包括基體件特征點和待配件特征點。

5.根據權利要求1所述微小型結構件高精度視覺同軸光學對位裝配系統，其特征在于，所述圖像處理模塊進一步對采集的待配件的一系列圖像進行去噪處理，計算待配件圖像的調焦函數值，并比較函數值的大小，通過獲取極值的方法實現自動調焦。

6.根據權利要求1所述微小型結構件高精度視覺同軸光學對位裝配系統，其特征在于，所述去噪處理為采用中值濾波的方法對待配件圖像進行去噪處理。