基于传感器技术的平板电视非接触式定位的实现及应用

深圳创维-RGB电子有限公司 闫 勇

一、引言

（一）传统的机械定位与视觉定位对比

表1 机械定位与视觉定位比较

（二）定位模式选择分析

由表1可见，定位模式的选择与应用场所、技术精度、预算都有关系，在项目应用中可进行甄别选择。

1.机械定位造价低廉，但定位精度有限，且与产品直接接触，存在损伤产品的可能；

2.视觉定位造价较高，定位精度高，与产品不接触，安全可靠。

由此阐述一种安装简单，定位精度可控，且造价低廉的非接触式定位方法。

二、具体实现方法

（一）应用背景

图1 应用背景图示

图1所示为彩电生产过程中，电视机在流水线上进行装配的工位示意图，电视机在流水线上进行装配时，由于工装板的冲撞、人员的拉动等因素每款电视机在流水线上装配生产中存在前后、上下及角度的不确定变化，如图所示。前后：流水线方向的前后；上下：电视机的天侧地测的上下，即垂直于流向方向的偏差；角度：电视机在工装板平面的角度偏移。

电视机产品为超薄、超大屏体，需要采用非接触式的视觉定位才能解决以上产品的定位问题，且由于相机视野大小及定位精度的需求，单个相机无法满足定位需求。

（二）解决方案

运用传感器技术，结合软件算法实现非接触定位需求。具体如图2所示，通过感应器1,2,3测试相关数据，通过数据分析几何计算即可获取到电视机在载体上的位置（前后、上下、角度）。

1.示意图具体说明

流水线：彩电生产线，工装板放置在流水线上，通过阻挡器的控制流水作业；

阻挡器：阻挡工装板；

工装板：在流水线上回流，电视机的载台；

感应器1,2：安装在线体边缘的固定位置，用于测距；

感应器3：安装在本工位机械手上，用于检测电视机边缘。

图2 传感器安装示意

图3 建模图

2.建模

如图3所示，建立O-XY坐标系，设O（0,0）为原点，工装板的左下角位置，X轴为流水线方向，Y轴为水平垂直于流水线的方向；矩形ABCD为平板电视机，P（x,y）为电视机平面任一待测目标点，M、N为感应器1,2的安装位置，M’、N’为测距传感器与电视机的交汇点，矩形A’B’C’D’为将电视机摆正的位置点，E点为感应器3扫射与电视机AD边的交点，θ为电视机在工装板上的偏移角度，P’（x0,y0）为电视机摆正后的目标点，点位可测。

3.算法

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

由传感器1,2可测得，MM’=c，NN’=d；由传感器3可测得E（e,f）；

电视机倾斜角θ=arctan（c-d）/（b-a）；

直线AB的斜率k1=arctan（c-d）/（b-a）；

M’的坐标为M’（a,c）,N（b,d）；

因为，直线AD与直线AB垂直，则直线AD的斜率k2=-1/k1；

根据M’（a,c），及k1可得直线AB的方程为：y=k1(x-a)+c；

根据E（e,f）及k2可得AD的方程为：y=-1/k(x-e)+f；

根据AD、AB的方程可得A点的坐标：x,x

P点的坐标为P’坐标加上A’到A坐标的偏移量：

x=x0+xcosθ；

y=y0+xsinθ；

由此便得到了目标点的坐标值，完成了目标点位的获取。

三、小结

本文阐述了一种，简单、实用、方便，性价比高的基于传感器技术的非接触式定位的实现方法，定位精度可控（基于传感器的精度），可应用于平面型产品自动化的定位，辅助定位，如条码采集的实现等。

四、展望

随着原材料成本及人力成本的逐年上涨，加之行业竞争越来越激烈，制造业尤其是彩电行制造业盈利点被极致压缩，所以制造业的转型升级是每个制造型企业当面临的重要抉择。传统的制造向智能制造转型无疑是一个行业趋势，在制造业推进智能制造的同时，也是需要应用一些实用性强、性价比高、满足工厂需求的技术创新点，高性价比的创新技术的大量应用能很大程度上为工厂降低成本，积累创新型的应用技术，为企业的转型升级贡献力量。