基于傳感器技術的平板電視非接觸式定位的實現及應用

深圳創維-RGB電子有限公司 閆 勇

一、引言

（一）傳統的機械定位與視覺定位對比

表1 機械定位與視覺定位比較

（二）定位模式選擇分析

由表1可見，定位模式的選擇與應用場所、技術精度、預算都有關系，在項目應用中可進行甄別選擇。

1.機械定位造價低廉，但定位精度有限，且與產品直接接觸，存在損傷產品的可能；

2.視覺定位造價較高，定位精度高，與產品不接觸，安全可靠。

由此闡述一種安裝簡單，定位精度可控，且造價低廉的非接觸式定位方法。

二、具體實現方法

（一）應用背景

圖1 應用背景圖示

圖1所示為彩電生產過程中，電視機在流水線上進行裝配的工位示意圖，電視機在流水線上進行裝配時，由于工裝板的沖撞、人員的拉動等因素每款電視機在流水線上裝配生產中存在前后、上下及角度的不確定變化，如圖所示。前后：流水線方向的前后；上下：電視機的天側地測的上下，即垂直于流向方向的偏差；角度：電視機在工裝板平面的角度偏移。

電視機產品為超薄、超大屏體，需要采用非接觸式的視覺定位才能解決以上產品的定位問題，且由于相機視野大小及定位精度的需求，單個相機無法滿足定位需求。

（二）解決方案

運用傳感器技術，結合軟件算法實現非接觸定位需求。具體如圖2所示，通過感應器1,2,3測試相關數據，通過數據分析幾何計算即可獲取到電視機在載體上的位置（前后、上下、角度）。

1.示意圖具體說明

流水線：彩電生產線，工裝板放置在流水線上，通過阻擋器的控制流水作業；

阻擋器：阻擋工裝板；

工裝板：在流水線上回流，電視機的載臺；

感應器1,2：安裝在線體邊緣的固定位置，用于測距；

感應器3：安裝在本工位機械手上，用于檢測電視機邊緣。

圖2 傳感器安裝示意

圖3 建模圖

2.建模

如圖3所示，建立O-XY坐標系，設O（0,0）為原點，工裝板的左下角位置，X軸為流水線方向，Y軸為水平垂直于流水線的方向；矩形ABCD為平板電視機，P（x,y）為電視機平面任一待測目標點，M、N為感應器1,2的安裝位置，M’、N’為測距傳感器與電視機的交匯點，矩形A’B’C’D’為將電視機擺正的位置點，E點為感應器3掃射與電視機AD邊的交點，θ為電視機在工裝板上的偏移角度，P’（x0,y0）為電視機擺正后的目標點，點位可測。

3.算法

由上述，設O（0,0）；M（a,0）；N（b，0)；P’（x0，y0）為已知量；

由傳感器1,2可測得，MM’=c，NN’=d；由傳感器3可測得E（e,f）；

電視機傾斜角θ=arctan（c-d）/（b-a）；

直線AB的斜率k1=arctan（c-d）/（b-a）；

M’的坐標為M’（a,c）,N（b,d）；

因為，直線AD與直線AB垂直，則直線AD的斜率k2=-1/k1；

根據M’（a,c），及k1可得直線AB的方程為：y=k1(x-a)+c；

根據E（e,f）及k2可得AD的方程為：y=-1/k(x-e)+f；

根據AD、AB的方程可得A點的坐標：x,x

P點的坐標為P’坐標加上A’到A坐標的偏移量：

x=x0+xcosθ；

y=y0+xsinθ；

由此便得到了目標點的坐標值，完成了目標點位的獲取。

三、小結

本文闡述了一種，簡單、實用、方便，性價比高的基于傳感器技術的非接觸式定位的實現方法，定位精度可控（基于傳感器的精度），可應用于平面型產品自動化的定位，輔助定位，如條碼采集的實現等。

四、展望

隨著原材料成本及人力成本的逐年上漲，加之行業競爭越來越激烈，制造業尤其是彩電行制造業盈利點被極致壓縮，所以制造業的轉型升級是每個制造型企業當面臨的重要抉擇。傳統的制造向智能制造轉型無疑是一個行業趨勢，在制造業推進智能制造的同時，也是需要應用一些實用性強、性價比高、滿足工廠需求的技術創新點，高性價比的創新技術的大量應用能很大程度上為工廠降低成本，積累創新型的應用技術，為企業的轉型升級貢獻力量。