CN107598775A - 一种通过激光进行检测并多轴机器人打磨的方法 - Google Patents

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刘大鹏
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Abstract

本发明提供一种通过激光进行检测并多轴机器人打磨的方法，基于3D点云模板匹配，通过表面法向量和特殊轮廓等特征在三维模型的数据库中进行搜索，完成模式匹配；基于打磨理论，自动生成打磨规划方案的算法；通过三维模型的拓补和求差的技术，自动规划刀路轨迹的数字化算法；工控机实时传输给多轴机器人运动控制程序的通讯***，完成机器人打磨的控制工作。自动生成相应的打磨方案；提高打磨工序的自动化水平；视觉处理算法中增加3D点云和数字化三维模板的匹配功能，通过匹配能够准确的辨别多种产品，同时提高视觉检测的准确率；实时通讯多轴打磨机器人，指挥机器人自动进行打磨，提高了生产效率。

Description

一种通过激光进行检测并多轴机器人打磨的方法
技术领域
本发明涉及机器人控制领域，尤其涉及一种通过激光进行检测并多轴机器人打磨的方法。
背景技术
智能视觉检测及打磨的方法是通过工业相机及视觉***来代替人眼，获取真实的工件信息。另一方面，通过机器人来代替人手，对工件进行对应的打磨加工。因此，智能视觉检测及打磨***不仅解决了人工通过视觉检测及打磨的效率问题，同时也能解决打磨机存在的检测问题。有助于推动打磨工序的全自动化，提高加工质量和效率。
专利号为2017100621443的发明专利公开了一种用于机器人打磨的在线视觉检测***,该***包括了检测用的运动平台和三维激光摄像头，能够准确的对工件进行视觉的检测，并且通过工控机对数据进行数字化处理，处理后的数据可以用于机器人打磨的编程。该***的数字化信息处理中并没有对采集的数据进行模式匹配，这样的检测准确率低且检测工件的形态必须保持一致，不能同时检测不同形态的工件。该***和机器人之间的通讯是依靠人工编程以及对数据进行后处理，自动化水平和生产效率较低。同时该***还缺少了对打磨方案的刀路规划算法。因此，针对复杂而多样化的打磨方案，该***就需要人工进行逐一修改和优化，缺少了通用性和高效性。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种通过激光进行检测并多轴机器人打磨的方法，基于3D点云模板匹配，通过表面法向量和特殊轮廓等特征在三维模型的数据库中进行搜索，完成模式匹配；通过匹配三维模型，基于打磨理论，自动生成打磨规划方案的算法；通过三维模型的拓补和求差的技术，自动规划刀路轨迹的数字化算法；工控机实时传输给多轴机器人运动控制程序的通讯***，完成机器人打磨的控制工作。
本发明提供一种通过激光进行检测并多轴机器人打磨的方法，所述打磨方法步骤如下：
步骤一：首先通过XY运动平台把需要检测的工件移动到待测区域，在相应位置会有线激光扫描仪对工件进行扫描，同时摄像头对激光信号进行捕捉并生成点云数据；
步骤二：之后在计算机中的内置算法，会对点云数据进行图像的形态学处理，提取反应工件形态的特征；
步骤三：依靠这些特征，在三维模型的数据库中进行搜索，完成模式匹配，确定该工件属于哪个类别；
步骤四：匹配了该工件的类别之后，通过类别预定义的信息和激光摄像头捕捉的信息，可以通过后处理***生成打磨的刀路；
步骤五：再通过机器人运动的模块，编译出控制机器人运动轨迹的程序；
步骤六：在运动控制程序编译完成了之后，通过工控机与机器人之间的以太网通讯，把控制程序传输到机器人的电机控制单元，实现机器人的打磨工作。
进一步改进在于：所述步骤二中提取反应工件形态的特征包括表面法向量或特殊轮廓特征或特殊平面特征。
进一步改进征在于：所述步骤四中所述的生成的打磨刀路可以包括了两种以上的打磨方案并行。
本发明的有益效果是：在使用三维的激光摄像头采集了工件信息之后，对提取出的3D点云信息进行数字化后处理，自动生成相应的打磨方案；提高了打磨工序的自动化水平；视觉处理算法中增加了3D点云和数字化三维模板的匹配功能，通过匹配能够准确的辨别多种产品，同时提高了视觉检测的准确率；实时通讯多轴打磨机器人，把已经生成并优化的打磨方案传输到机器人的运动控制器中，指挥机器人自动进行打磨，提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明的工作逻辑图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
本实施例提供一种通过激光进行检测并多轴机器人打磨的方法，首先通过XY运动平台把需要检测的工件移动到待测区域，在相应位置会有线激光扫描仪对工件进行扫描，同时摄像头对激光信号进行捕捉并生成点云数据。之后在计算机中的内置算法，会对点云数据进行图像的形态学处理，提取反应工件形态的特征。并且依靠这些特征，在三维模型的数据库中进行搜索，完成模式匹配，确定该工件属于哪个类别。匹配了该工件的类别之后，通过类别预定义的信息和激光摄像头捕捉的信息，可以通过后处理***生成打磨的刀路，这里生成的打磨刀路可以包括了多种打磨方案并行。再通过机器人运动的模块，编译出控制机器人运动轨迹的程序。在运动控制程序编译完成了之后，通过工控机与机器人之间的以太网通讯，把控制程序传输到机器人的电机控制单元，实现机器人的打磨工作。

Claims (3)

1.一种通过激光进行检测并多轴机器人打磨的方法，其特征在于：所述打磨方法步骤如下：
步骤一：首先通过XY运动平台把需要检测的工件移动到待测区域，在相应位置会有线激光扫描仪对工件进行扫描，同时摄像头对激光信号进行捕捉并生成点云数据；
步骤二：之后在计算机中的内置算法，会对点云数据进行图像的形态学处理，提取反应工件形态的特征；
步骤三：依靠这些特征，在三维模型的数据库中进行搜索，完成模式匹配，确定该工件属于哪个类别；
步骤四：匹配了该工件的类别之后，通过类别预定义的信息和激光摄像头捕捉的信息，可以通过后处理***生成打磨的刀路；
步骤五：再通过机器人运动的模块，编译出控制机器人运动轨迹的程序；
步骤六：在运动控制程序编译完成了之后，通过工控机与机器人之间的以太网通讯，把控制程序传输到机器人的电机控制单元，实现机器人的打磨工作。
2.如权利要求1所述的一种通过激光进行检测并多轴机器人打磨的方法，其特征在于：所述步骤二中提取反应工件形态的特征包括表面法向量或特殊轮廓特征或特殊平面特征。
3.如权利要求1所述的一种通过激光进行检测并多轴机器人打磨的方法，其特征在于：所述步骤四中所述的生成的打磨刀路可以包括了两种以上的打磨方案并行。
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