基于2D视觉相机的工件打磨系统及方法与流程

基于2d视觉相机的工件打磨系统及方法
技术领域
[0001]
本发明涉及工件打磨领域，尤其涉及基于2d视觉相机的工件打磨系统及方法。


背景技术：

[0002]
随着制造业平面小构件的产品多样化以及人工打磨效率不足，打磨质量存在差异，人工成本逐渐提高，自动打磨产品迫在眉睫。目前，市面上的工件打磨装置对于工件的自动打磨均是预先设置与工件对应的打磨模板，然后根据打磨模板中的打磨轨迹对待打磨的工件进行打磨，从而实现自动化打磨的目的。但是，目前工件打磨装置在打磨工件过程中同一款打磨模板只能针对一种产品，通用性差，且市场上与打磨模板对应的产品较少，很多需要打磨的产品使用较少或不常见，从而无法找到对应的打磨模板，而且采用固定打磨模板打磨工件时打磨轨迹并不能实时根据打磨工件的形状进行改变。


技术实现要素：

[0003]
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供基于2d视觉相机的工件打磨系统，其能解决目前的打磨装置在打磨工件过程中同一款打磨模板只能针对一种产品，通用性差，且市场上与打磨模板对应的产品较少，很多需要打磨的产品使用较少或不常见，从而无法找到对应的打磨模板的问题。
[0004]
本发明的目的之二在于提供基于2d视觉相机的工件打磨方法，其能解决目前的打磨装置在打磨工件过程中同一款打磨模板只能针对一种产品，通用性差，且市场上与打磨模板对应的产品较少，很多需要打磨的产品使用较少或不常见，从而无法找到对应的打磨模板的问题。
[0005]
本发明的目的之一采用以下技术方案实现：
[0006]
基于2d视觉相机的工件打磨系统，包括进料小车、出料小车、第一输送导轨、第二输送导轨、运输机器人、打磨机器人、打磨平台，所述进料小车放置在第一输送导轨上，所述出料小车放置在第二输送导轨上，所述第一输送导轨在所述第二输送导轨一侧，所述运输机器人、所述打磨机器人以及所述打磨平台均放置在所述第一输送导轨和所述第二输送导轨之间，所述打磨机器人和所述运输机器人放置在所述打磨平台两侧，所述打磨机器人包括第一机器臂、打磨设备，所述打磨设备安装在所述第一机器臂顶端，所述打磨设备上安装有2d视觉相机，所述2d视觉相机与外部工控机连接；
[0007]
待打磨工件放置在所述进料小车上，所述进料小车在所述第一输送导轨上运动至所述运输机器人位置处，所述运输机器人抓取所述进料小车上的待打磨工件，并将待打磨工件放置在打磨平台上，所述打磨机器人上的2d视觉相机采集打磨平台上待打磨工件的待打磨工件图像，所述2d视觉相机将所述待打磨工件图像发送至外部工控机进行轮廓提取处理，得到待打磨工件外形轮廓数据，外部工控机根据所述待打磨工件外形轮廓数据得到机器人空间运动姿态，根据所述机器人空间运动姿态生成打磨轨迹坐标，外部工控机将所述打磨轨迹坐标发送至打磨机器人，打磨机器人根据所述打磨轨迹坐标对待打磨工件进行打
磨，运输机器人将打磨好的待打磨工件抓取至所述出料小车上，所述出料小车在所述第二输送导轨上将打磨好的待打磨工件运出。
[0008]
进一步地，所述打磨设备包括支架、打磨机以及铣刀，所述支架固定在所述第一机器臂顶端，所述打磨机和所述铣刀分别固定在所述支架上，所述打磨机和所述铣刀位于所述支架两侧，所述2d视觉相机固定在所述打磨机的一侧。
[0009]
进一步地，所述打磨机和所述铣刀上均安装有力觉传感器。
[0010]
进一步地，所述运输机器人包括第二机器臂和机器人抓手，所述机器人抓手固定在所述第二机器臂的顶端。
[0011]
进一步地，所述机器人抓手上设置有电磁铁，所述电磁铁用于吸取待打磨工件。
[0012]
进一步地，所述机器人抓手上还安装有红外传感器，所述红外传感器用于识别进料小车上的待打磨工件。
[0013]
进一步地，还包括打磨围栏，在所述打磨平台、所述运输机器人以及所述打磨机器人外部设置一打磨围栏，所述打磨平台、所述运输机器人以及所述打磨机器人均位于所述打磨围栏内部。
[0014]
本发明的目的之二采用以下技术方案实现：
[0015]
基于2d视觉相机的工件打磨方法，所述方法应用于本申请中的基于2d视觉相机的工件打磨系统，包括以下步骤：
[0016]
工件摆放，控制所述运输机器人将进料小车上的待打磨工件抓取至打磨平台上摆放；
[0017]
采集图像，2d视觉相机采集打磨平台上待打磨工件的待打磨工件图像；
[0018]
轮廓提取，2d视觉相机将所述待打磨工件图像发送至外部工控机进行轮廓提取处理，得到待打磨工件外形轮廓数据；
[0019]
生成打磨轨迹坐标，外部工控机根据所述待打磨工件外形轮廓数据得到机器人空间运动姿态，根据所述机器人空间运动姿态生成打磨轨迹坐标；
[0020]
工件打磨，外部工控机将所述打磨轨迹坐标发送至打磨机器人，打磨机器人根据所述打磨轨迹坐标对待打磨工件进行打磨。
[0021]
进一步地，所述生成打磨轨迹坐标具体为：外部工控机对所述待打磨工件外形轮廓数据通过缘细化处理拆分成轨迹点位，根据所述轨迹点位计算出轨迹点位与待打磨工件对应法向量，将待打磨工件对应法向量转换成机器人空间运动姿态，所述机器人空间运动姿态包括x轴运动数据、y轴运动数据、z轴运动数据以及z轴运动旋转姿态数据，根据x轴运动数据、y轴运动数据、z轴运动数据以及z轴运动旋转姿态数据生成打磨机器人的打磨轨迹坐标。
[0022]
进一步地，还包括判断是否需要翻转，根据预设打磨规则判断待打磨工件是否需要翻转，若是，则返回执行步骤工件摆放，若否，则运输机器人将打磨好的待打磨工件抓取至所述出料小车上，所述出料小车在所述第二输送导轨上将打磨好的待打磨工件运出。
[0023]
相比现有技术，本发明的有益效果在于：本申请中的基于2d视觉相机的工件打磨系统，包括进料小车、出料小车、第一输送导轨、第二输送导轨、运输机器人、打磨机器人、打磨平台，进料小车放置在第一输送导轨上，出料小车放置在第二输送导轨上，第一输送导轨在第二输送导轨一侧，运输机器人、打磨机器人以及打磨平台均放置在第一输送导轨和第
二输送导轨之间，打磨机器人和运输机器人放置在打磨平台两侧，打磨机器人包括第一机器臂、打磨设备，打磨设备安装在第一机器臂顶端，打磨设备上安装有2d视觉相机，2d视觉相机与外部工控机连接。通过打磨机器人上的2d视觉相机采集打磨平台上待打磨工件的待打磨工件图像，2d视觉相机将待打磨工件图像发送至外部工控机进行轮廓提取处理，得到待打磨工件外形轮廓数据，外部工控机根据待打磨工件外形轮廓数据得到机器人空间运动姿态，根据机器人空间运动姿态生成较为精准的打磨轨迹坐标，整个过程是根据待打磨工件实时生成的打磨轨迹坐标，使每个单一的需要打磨的产品都能得到较为精准的打磨估计坐标，无需使用固定的打磨模板，克服了原有自动打磨方式中通用性差的问题，使每个待打磨工件都能匹配到对应较为精准的打磨轨迹，提高了工件打磨的精准度。
[0024]
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
[0025]
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0026]
图1为本发明的基于2d视觉相机的工件打磨系统的结构示意图；
[0027]
图2为本发明的基于2d视觉相机的工件打磨系统中运输机器人的结构示意图；
[0028]
图3为本发明的基于2d视觉相机的工件打磨系统中打磨机器人的结构示意图；
[0029]
图4为本发明的基于2d视觉相机的工件打磨方法的流程示意图。
[0030]
图中：1、进料小车；2、出料小车；3、第一输送导轨；4、第二输送导轨；5、运输机器人；51、第二机器臂；52、机器人抓手；521、电磁铁；6、打磨机器人；61、第一机器臂；62、打磨设备；621、支架；622、铣刀；623、打磨机；624、2d视觉相机；7、打磨平台；8、打磨围栏。
具体实施方式
[0031]
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
[0032]
如图1-3所示，本申请中的基于2d视觉相机的工件打磨系统，包括进料小车1、出料小车2、第一输送导轨3、第二输送导轨4、运输机器人5、打磨机器人6、打磨平台7，进料小车1放置在第一输送导轨3上，出料小车2放置在第二输送导轨4上，第一输送导轨3在第二输送导轨4一侧，运输机器人5、打磨机器人6以及打磨平台7均放置在第一输送导轨3和第二输送导轨4之间，打磨机器人6和运输机器人5放置在打磨平台7两侧，打磨机器人6包括第一机器臂61、打磨设备62，打磨设备62安装在第一机器臂61顶端，打磨设备62上安装有2d视觉相机624，2d视觉相机624与外部工控机进行有线连接，工控机与2d视觉相机624之间还设置有数据交换机，2d视觉相机624通过数据交换机将采集到图像发送至外部工控机。2d视觉相机624实质为单独的摄像机。打磨设备62包括支架621、打磨机623以及铣刀622，支架621固定在第一机器臂61顶端，打磨机623和铣刀622分别固定在支架621上，打磨机623和铣刀622位于支架621两侧，2d视觉相机624固定在打磨机623的一侧。打磨机623和铣刀622上均安装有
力觉传感器，铣刀622上的力觉传感器用于调节铣刀622的铣削力度，可以实现打磨角的平整光滑，保证倒角的平整度与保护磨削工具不易超负荷工作。打磨机623上的力觉传感器用于调节打磨力度。
[0033]
本申请中的运输机器人5包括第二机器臂51和机器人抓手52，机器人抓手52固定在第二机器臂51的顶端。机器人抓手52上设置有电磁铁521，电磁铁521用于吸取待打磨工件。机器人抓手52上还安装有红外传感器，红外传感器用于识别进料小车1上的待打磨工件，当红外传感器识别到进料小车1上的待打磨工件时，机器人抓手52上的电磁铁521吸取待打磨工件。为了防止打磨过程中的打磨碎屑飞溅伤人，本实施例中还设置了打磨围栏8，在打磨平台7、运输机器人5以及打磨机器人6外部设置一打磨围栏8，打磨平台7、运输机器人5以及打磨机器人6均位于打磨围栏8内部。
[0034]
对待打磨工件进行打磨的过程如下：待打磨工件放置在进料小车1上，进料小车1在第一输送导轨3上运动至运输机器人5位置处，运输机器人5抓取进料小车1上的待打磨工件，并将待打磨工件放置在打磨平台7上，打磨机器人6上的2d视觉相机624采集打磨平台7上待打磨工件的待打磨工件图像，2d视觉相机624将待打磨工件图像发送至外部工控机进行轮廓提取处理，得到待打磨工件外形轮廓数据，外部工控机根据待打磨工件外形轮廓数据得到机器人空间运动姿态，根据机器人空间运动姿态生成打磨轨迹坐标，外部工控机将打磨轨迹坐标发送至打磨机器人6，打磨机器人6根据打磨轨迹坐标对待打磨工件进行打磨，运输机器人5将打磨平台7上打磨好的待打磨工件抓取至出料小车2上，出料小车2在第二输送导轨4上将打磨好的待打磨工件运出。在本实施例中，进料小车和出料小车采用火车轨的行走形式，安装在导轨上。本装置中配置了两个进料小车和两个出料小车，进料小车的动作和出料小车的动作顺序一致，依次往复，完成上下料动作。
[0035]
如图4所示，本申请还提供了基于2d视觉相机的工件打磨方法，所述方法应用于上述的基于2d视觉相机的工件打磨系统，具体包括以下步骤：
[0036]
工件摆放，控制所述运输机器人将进料小车上的待打磨工件抓取至打磨平台上摆放。
[0037]
采集图像，2d视觉相机采集打磨平台上待打磨工件的待打磨工件图像。
[0038]
轮廓提取，2d视觉相机将所述待打磨工件图像发送至外部工控机进行轮廓提取处理，得到待打磨工件外形轮廓数据。
[0039]
生成打磨轨迹坐标，外部工控机根据所述待打磨工件外形轮廓数据得到机器人空间运动姿态，根据所述机器人空间运动姿态生成打磨轨迹坐标。具体为：外部工控机对所述待打磨工件外形轮廓数据通过缘细化处理拆分成轨迹点位，根据所述轨迹点位计算出轨迹点位与待打磨工件对应法向量，将待打磨工件对应法向量转换成机器人空间运动姿态，所述机器人空间运动姿态包括x轴运动数据、y轴运动数据、z轴运动数据以及z轴运动旋转姿态数据，根据x轴运动数据、y轴运动数据、z轴运动数据以及z轴运动旋转姿态数据生成打磨机器人的打磨轨迹坐标。本实施例中，其中z轴运动数据可根据打磨机上的力觉传感器进行上下偏移，当打磨机打磨力度过大时，z轴高度会往上抬减小打磨力度，当打磨机力道过小时，z轴高度会向下降增加打磨力度；z轴运动旋转姿态数据会根据打磨工件对应的法向量进行旋转，确保机器人打磨过程中打磨机始终沿着工件边缘法向量的反方向进行向工件内打磨。
[0040]
工件打磨，外部工控机将所述打磨轨迹坐标发送至打磨机器人，打磨机器人根据所述打磨轨迹坐标对待打磨工件进行打磨。
[0041]
判断是否需要翻转，根据预设打磨规则判断待打磨工件是否需要翻转，若是，则返回执行步骤工件摆放，若否，则运输机器人将打磨好的待打磨工件抓取至所述出料小车上，所述出料小车在所述第二输送导轨上将打磨好的待打磨工件运出。
[0042]
本申请中的基于2d视觉相机的工件打磨系统，包括进料小车、出料小车、第一输送导轨、第二输送导轨、运输机器人、打磨机器人、打磨平台，进料小车放置在第一输送导轨上，出料小车放置在第二输送导轨上，第一输送导轨在第二输送导轨一侧，运输机器人、打磨机器人以及打磨平台均放置在第一输送导轨和第二输送导轨之间，打磨机器人和运输机器人放置在打磨平台两侧，打磨机器人包括第一机器臂、打磨设备，打磨设备安装在第一机器臂顶端，打磨设备上安装有2d视觉相机，2d视觉相机与外部工控机连接。通过打磨机器人上的2d视觉相机采集打磨平台上待打磨工件的待打磨工件图像，2d视觉相机将待打磨工件图像发送至外部工控机进行轮廓提取处理，得到待打磨工件外形轮廓数据，外部工控机根据待打磨工件外形轮廓数据得到机器人空间运动姿态，根据机器人空间运动姿态生成较为精准的打磨轨迹坐标，整个过程是根据待打磨工件实时生成的打磨轨迹坐标，使每个单一的需要打磨的产品都能得到较为精准的打磨估计坐标，无需使用固定的打磨模板，克服了原有的打磨装置的自动打磨方式中通用性差的问题，使每个待打磨工件都能匹配到对应较为精准的打磨轨迹，提高了工件打磨的精准度。
[0043]
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。