三维迷彩图案喷涂路径自动规划方法及系统与流程

1.本发明涉及喷涂涂装技术领域，具体涉及一种三维迷彩图案喷涂路径自动规划方法及系统。


背景技术：

2.在机器人迷彩喷涂前，需要规划机器人的喷涂路径，但目前没有针对于三维迷彩图案的喷涂路径规划技术，现有的迷彩喷涂是操作员在目标喷涂表面绘制出迷彩图案，机器人再根据界线手动示教路径进行喷涂，需要多次试产修正及调校程序，工作量大、效率低、精度差，需重新绘制路径线，费时费力；对于数码迷彩大量无规则的开关枪，无法处理；不能自行添加过渡点；无法识别斑块颜色。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种开关枪设置合理、喷涂效率高、喷涂精度好的三维迷彩图案喷涂路径自动规划方法及系统，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。
4.为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
5.一方面，本发明提供一种三维迷彩图案喷涂路径自动规划方法，包括：
6.步骤s110：对已生成的三维迷彩图案进行识别，获取所述三维迷彩图案的色块信息；
7.步骤s120：根据色块信息，采用切割投影法在车辆模型表面生成路径点；
8.步骤s130：以位姿、速度、加速度平滑连续、无突变为目标，为喷涂路径添加开关枪信号前后的柔顺过渡路径，生成对应的机器人喷涂路径。
9.优选的，识别所述三维迷彩图案中每一个色块的颜色包括，将三维迷彩图案在俯视角度、前视角度、后视角度、左视角度和右视角度分别作为一个喷涂面，将每一个喷涂面划分为多个网格色块。
10.优选的，获取所述三维迷彩图案的色块信息包括：
11.识别所述三维迷彩图案中每一个网格色块的颜色，相同颜色的多个相邻的网格色块组成一个颜色区域，将所有的颜色区域的颜色深浅程度进行对比，按照相对的颜色深浅程度将不同的颜色区域进行喷涂顺序排序。
12.优选的，根据色块信息，采用切割投影法在车辆模型表面生成由路径点表示的喷涂路径包括：
13.每一个色块的横向中线与色块的边的交点位置生成开枪点与关枪点，每一条路径在距离开枪点前第一距离处设有一个第一过渡点，在距离关枪点后第二距离处设有一个第二过渡点。
14.优选的，在每一个喷涂面上，以在开始喷涂第一颜色区域前设置一个第一安全点，所述第一安全点位于所述第一颜色区域的第一条路径的开枪点前的过渡点的上方；当喷涂完所有与所述第一颜色区域颜色相同的所述颜色区域后，设置一个第二安全点。
15.优选的，所述第一距离为150mm，所述第二距离为150mm。
16.第二方面，本发明提供一种三维迷彩图案喷涂路径自动规划系统，包括：
17.获取模块，用于对已生成的三维迷彩图案进行识别，获取所述三维迷彩图案的色块信息；
18.切割模块，用于根据色块信息，采用切割投影法在车辆模型表面生成路径点；
19.规划模块，用于以位姿、速度、加速度平滑连续、无突变为目标，为喷涂路径添加开关枪信号前后的柔顺过渡路径，生成对应的机器人喷涂路径。
20.优选的，所述获取模块包括划分单元，所述划分单元用于将三维迷彩图案在俯视角度、前视角度、后视角度、左视角度和右视角度分别作为一个喷涂面，将每一个喷涂面划分为多个网格色块。
21.第三方面，本发明提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器相互通信，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令执行如上所述的三维迷彩图案喷涂路径自动规划方法。
22.第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的三维迷彩图案喷涂路径自动规划方法。
23.本发明有益效果：迷彩图案路径规划与程序生成智能化程度高；生成的路径与程序可以根据需求做出相应的修改与优化；生成的路径有大量开关枪，而且没有任何规则，可以根据颜色自动生成开关枪；可自行添加过渡点，对生成的路径自动进行防干涉优化，消除碰撞干涉情况；规划路径快速高效，降低了操作员的人工劳动强度，提高了工作效率以及喷涂质量。
24.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明实施例所述的三维迷彩图案喷涂路径自动规划方法流程图。
27.图2为本发明实施例所述的三维迷彩图案喷涂路径自动规划系统功能原理框图。
具体实施方式
28.下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
29.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
30.还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含
义来解释。
31.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。
32.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
33.在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
34.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
35.为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。
36.本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。
37.实施例1
38.提供一种三维迷彩图案喷涂路径自动规划系统，包括：
39.获取模块，用于对已生成的三维迷彩图案进行识别，获取所述三维迷彩图案的色块信息；
40.切割模块，用于根据色块信息，采用切割投影法在车辆模型表面生成路径点；其中，路径点包括安全点，过渡点，开枪点，关枪点；
41.规划模块，以位姿、速度、加速度平滑连续、无突变为目标，为路径点添加开关枪信号前后的过渡路径，生成对应的机器人喷涂路径。
42.如图1所示，本发明实施例1中，利用上述的三维迷彩图案喷涂路径自动规划系统，实现了三维迷彩图案喷涂路径自动规划方法，该方法包括：
43.步骤s110：对已生成的三维迷彩图案进行识别，获取所述三维迷彩图案的色块信息；
44.步骤s120：根据色块信息，采用切割投影法在车辆模型表面生成路径点；
45.步骤s130：以位姿、速度、加速度平滑连续、无突变为目标，为喷涂路径添加开关枪信号前后的柔顺过渡路径，生成对应的机器人喷涂路径。
46.本实施例1中，识别所述三维迷彩图案中每一个色块的颜色包括，将三维迷彩图案在俯视角度、前视角度、后视角度、左视角度和右视角度分别作为一个喷涂面，将每一个喷
涂面划分为多个网格色块。
47.具体的，获取所述三维迷彩图案的色块信息包括：
48.识别所述三维迷彩图案中每一个网格色块的颜色，相同颜色的多个相邻的网格色块组成一个颜色区域，将所有的颜色区域的颜色深浅程度进行对比，按照相对的颜色深浅程度将不同的颜色区域进行喷涂顺序排序。
49.本实施例1中，根据色块信息，采用切割投影法在车辆模型表面生成由路径点表示的喷涂路径包括：
50.每一个色块的横向中线与色块的边的交点位置生成开枪点与关枪点，每一条路径在距离开枪点前第一距离处设有一个第一过渡点，在距离关枪点后第二距离处设有一个第二过渡点。在每一个喷涂面上，以在开始喷涂第一颜色区域前设置一个第一安全点，所述第一安全点位于所述第一颜色区域的第一条路径的开枪点前的过渡点的上方；当喷涂完所有与所述第一颜色区域颜色相同的所述颜色区域后，设置一个第二安全点。所述第一距离为150mm，所述第二距离为150mm。
51.具体的，在本实施例1中，所述的三维迷彩图案喷涂路径自动规划方法：
52.首先，对已生成的三维迷彩图案进行图像识别，分析色块信息：识别三维迷彩图案色块信息，对不同的色块颜色进行识别并编号，比如此例：北方林地数码迷彩有四种颜色，中绿，深绿，褐土，黄土，中绿色为底色不喷涂不需要生成路径，其他三种颜色分别编号为1、2、3，(如，黄色编号为1，褐色编号为2，深绿色编号为3)
53.每一个数码迷彩图案划分为若干个边长为100的正方形组成，分析色块信息即是先识别颜色，对其进行编号为1、2、3，然后识别组成数码迷彩的每一个小正方形，识别完毕后进入下一步
54.备注：这样编号目的是确定喷涂顺序，如喷涂顺序可以为1
‑2‑
3，即先喷涂黄色，再喷涂褐色，最后喷涂深绿色(颜色由浅到深)，目的是降低洗枪换色时间，消除或降低前一个喷涂色对下一个喷涂色的影响
55.浅色如果清洗不干净对下一个喷涂色的色差影响小，而深色影响较大。
56.然后，采用切割投影法在车辆模型表面生成由路径点表示的喷涂路径：将三维迷彩图案在俯视角度按照一定的长度切割划分为多个喷涂区域，本实施1中，以划分数值为800表示区域间距为800，该数值为七轴机器人七轴保持固定时机器人所能喷涂的范围，七轴固定的情况下数码喷涂效果优于七轴移动时的效果。
57.在编号为：1黄色、2褐色、3深绿色的所有斑块的基础上生成由路径点表示的喷涂路径。路径点由安全点，过渡点，开枪点，关枪点组成。每一个小斑块均为边长为100的正方形，在上一步已完成色块识别的基础上生成由过渡点，开枪点，关枪点组成的路径。
58.具体方法如下：
59.在正方形的横向中线与正方形的边的交点位置生成开枪点与关枪点，图中绿色点为开枪点，红色点为关枪点，黄色点为过渡点，每一条路径在距离开枪点150mm处设有一个过渡点，在距离关枪点150mm处设有一个过渡点，一条路径里可以有若干个开枪点，但只有一个关枪点，开枪点的个数取决于深绿色斑块的个数，开枪点个数与斑块个数相同。
60.以该模型俯视平面深绿色斑块说明安全点的设置方式：
61.总共设置两个安全点，即开始喷涂该面深绿色前设置一个安全点，(位于该面第一
条路径开枪点前的过渡点的上方，距离多少视情况而定，一般为距该模型最高点上方300mm处)该面所有深绿色喷涂完毕后设置一个安全点，(设置该点目的是避免机器人喷涂完毕一个面之后喷涂下一个面时与工件模型发生碰撞)除俯视平面外的其余面的安全点的设置除要满足俯视平面的要求外，还应距该面垂直距离为300。
62.机器人在开始喷涂前或是喷涂完一种颜色喷涂下一种颜色时需要执行洗枪的动作。洗枪实质是让机器人开枪持续喷出某一种颜色的漆料，将上一种颜色的漆料在油管或枪头里的残留物排出，持续一段时间残留漆料即可全部排出，不会影响此时正在喷出的漆料颜色即可。本实施例中，喷涂机器人持续洗枪时间为7s。
63.洗枪换色路径即是喷涂完一种色漆，喷涂下一种色漆时在换色桶内持续喷涂即将喷涂的色漆7s。
64.通过建立的优化模型对喷涂路径先后顺序进行优化排序，原则是喷涂效果最优，时间最快。
65.机器人喷涂时先执行转换路径，再执行洗枪换色路径，再执行转换路径，接着执行过渡路径，最后执行喷涂路径。
66.最后，以位姿、速度、加速度平滑连续、无突变为目标，为喷涂路径添加开关枪信号前后的柔顺过渡路径(即添加过渡点)，生成对应的机器人喷涂轨迹，以防喷涂作业时出现抖动而影响喷涂效果。根据实际喷涂情况，在各组块区域喷涂路径之间添加组块转换路径，并根据色块性质及喷涂时间添加洗枪换色路径。运用机器人运动学和动力学，考虑机器人加速性能，以喷涂时间为优化目标，建立优化模型，基于组块区域内色块优先组合的原则，同时对喷涂路径、过渡路径、转换路径、洗枪换色路径、进行合理组合，实现对机器人作业轨迹的优化。使车辆各个面的喷涂路径符合喷涂要求。
67.实施例2
68.如图2所示，本发明实施例2提供一种三维迷彩图案喷涂路径自动规划系统，包括：
69.获取模块，用于对已生成的三维迷彩图案进行识别，获取所述三维迷彩图案的色块信息；
70.切割模块，用于根据色块信息，采用切割投影法在车辆模型表面生成路径点；其中，路径点包括安全点，过渡点，开枪点，关枪点；
71.规划模块，以位姿、速度、加速度平滑连续、无突变为目标，为路径点添加开关枪信号前后的过渡路径，生成对应的机器人喷涂路径。
72.所述获取模块包括划分单元，所述划分单元用于将三维迷彩图案在俯视角度、前视角度、后视角度、左视角度和右视角度分别作为一个喷涂面，将每一个喷涂面划分为多个网格色块。
73.在本实施例2中，利用上述三维迷彩图案喷涂路径自动规划系统实现了三维迷彩图案喷涂路径自动规划方法。该方法包括：
74.步骤s110：对已生成的三维迷彩图案进行识别，获取所述三维迷彩图案的色块信息；
75.步骤s120：根据色块信息，采用切割投影法在车辆模型表面生成路径点；
76.步骤s130：以位姿、速度、加速度平滑连续、无突变为目标，为喷涂路径添加开关枪信号前后的柔顺过渡路径，生成对应的机器人喷涂路径。
77.识别所述三维迷彩图案中每一个色块的颜色包括，将三维迷彩图案在俯视角度、前视角度、后视角度、左视角度和右视角度分别作为一个喷涂面，将每一个喷涂面划分为多个网格色块。
78.获取所述三维迷彩图案的色块信息包括：识别所述三维迷彩图案中每一个网格色块的颜色，相同颜色的多个相邻的网格色块组成一个颜色区域，将所有的颜色区域的颜色深浅程度进行对比，按照相对的颜色深浅程度将不同的颜色区域进行喷涂顺序排序。
79.根据色块信息，采用切割投影法在车辆模型表面生成由路径点表示的喷涂路径包括：每一个色块的横向中线与色块的边的交点位置生成开枪点与关枪点，每一条路径在距离开枪点前第一距离处设有一个第一过渡点，在距离关枪点后第二距离处设有一个第二过渡点。在每一个喷涂面上，以在开始喷涂第一颜色区域前设置一个第一安全点，所述第一安全点位于所述第一颜色区域的第一条路径的开枪点前的过渡点的上方；当喷涂完所有与所述第一颜色区域颜色相同的所述颜色区域后，设置一个第二安全点。所述第一距离为150mm，所述第二距离为150mm。
80.实施例3
81.本发明实施例3提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器相互通信，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令执行三维迷彩图案喷涂路径自动规划方法，该方法包括：
82.步骤s110：对已生成的三维迷彩图案进行识别，获取所述三维迷彩图案的色块信息；
83.步骤s120：根据色块信息，采用切割投影法在车辆模型表面生成路径点；
84.步骤s130：以位姿、速度、加速度平滑连续、无突变为目标，为喷涂路径添加开关枪信号前后的柔顺过渡路径，生成对应的机器人喷涂路径。
85.实施例4
86.本发明实施例4提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现三维迷彩图案喷涂路径自动规划方法，该方法包括：
87.步骤s110：对已生成的三维迷彩图案进行识别，获取所述三维迷彩图案的色块信息；
88.步骤s120：根据色块信息，采用切割投影法在车辆模型表面生成路径点；
89.步骤s130：以位姿、速度、加速度平滑连续、无突变为目标，为喷涂路径添加开关枪信号前后的柔顺过渡路径，生成对应的机器人喷涂路径。
90.综上所述，本发明实施例所述的三维迷彩图案喷涂路径自动规划方法及系统，迷彩图案路径规划与程序生成智能化程度高；生成的路径与程序可以根据需求做出相应的修改与优化；生成的路径有大量开关枪，而且没有任何规则，可以根据颜色自动生成开关枪；可自行添加过渡点，对生成的路径自动进行防干涉优化，消除碰撞干涉情况；规划路径快速高效，降低了操作员的人工劳动强度，提高了工作效率以及喷涂质量。
91.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
92.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
93.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
94.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
95.本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read
‑
only memory，rom)或随机存储记忆体(random accessmemory，ram)等。
96.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
97.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，都应涵盖在本发明的保护范围之内。