技术特征：
1.基于视觉引导工业机器人的无砟轨道板模具清理系统，其特征在于，包括工业机器人，所述工业机器人通过夹持器固定有深度相机和电动打磨工具，所述工业机器人、深度相机、电动打磨工具均连接到上位机；所述深度相机用于采集彩色图像，并将彩色图像传输到上位机；所述上位机用于通过阈值分割对彩色图像进行预处理，得到图像分割结果，判断视野中是否包含水泥残渣目标区域，若不含水泥残渣目标区域则控制深度相机继续下一次采集图像，若含有水泥残渣目标区域，则规划清理路径，并通过控制工业机器人实现清理。2.根据权利要求1所述的基于视觉引导工业机器人的无砟轨道板模具清理系统，其特征在于，所述夹持器设置在工业机器人末端执行器上，所述夹持器包括与机器人固定连接的法兰盘，所述法兰盘上固定有与之垂直设置的主固定板，所述主固定板两侧分别设置有左固定板和右固定板，所述主固定板上通过螺柱螺母固定连接有环形卡箍，所述电动打磨工具固定在环形卡箍中，所述法兰盘上固定连接有延伸板，所述深度相机固定在延伸板上。3.根据权利要求1所述的基于视觉引导工业机器人的无砟轨道板模具清理系统，其特征在于，所述环形卡箍设置有三个，三个所述环形卡箍轴线共线设置。4.基于视觉引导工业机器人的无砟轨道板模具清理方法，使用如权利要求1所述的基于视觉引导工业机器人的无砟轨道板模具清理系统进行清理，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，系统上电，计算机启动，与深度相机建立通信，同时启动工业机器人，同步工业机器人初始位姿到上位机；步骤2，深度相机采集彩色图像并传输给上位机，上位机采用阈值分割对彩色图像进行预处理得到预处理图像，用形态学滤波器对预处理图像进行腐蚀操作消除无关区域，并进行膨胀操作增强水泥残渣目标区域，判断深度相机视野中是否包含水泥残渣目标区域，若不包含，则深度相机等待下一次采集彩色图像，若包含，则规划清理路径，并通过控制工业机器人实现清理。5.根据权利要求4所述的基于视觉引导工业机器人的无砟轨道板模具清理方法，其特征在于，所述规划清理路径，并通过控制工业机器人实现清理具体按照以下步骤实施：在增强水泥残渣目标区域的图像中标记水泥残渣区域的边界像素点，从而提取目标区域的轮廓线，对目标区域轮廓拟合矩形，使得目标区域为矩形区域；对矩形区域z字形路径填充，读取目标轮廓内z字形路径拐点像素坐标(u,v)，以及深度相机获取的点云图像对应像素点的深度值z
c
，通过相机内参矩阵将坐标(u,v)及对应像素点的深度值z
c
变换为相机坐标系下的坐标(x
c
,y
c
,z
c
)；通过aruco二维码手眼标定得到的深度相机到电动打磨工具末端坐标点位姿变换矩阵m
ce
将坐标(x
c
,y
c
,z
c
)统一为机器人基坐标系下的坐标(x
b
,y
b
,z
b
)；上位机根据统一坐标系后的目标区域边缘的离散点坐标序列，采用rrt快速扩展随机树算法规划机器人工具坐标点的运动轨迹，上位机再实时将每一时刻的机器人位姿发送到机器人控制柜控制机器人运动，移动机器人末端电动打磨工具依次到达目标位置清理目标区域水泥残渣；清理完成后工业机器人回到初始位姿。
技术总结
本发明公开了基于视觉引导工业机器人的无砟轨道板模具清理系统，包括工业机器人，工业机器人通过夹持器固定有深度相机和电动打磨工具，工业机器人、深度相机、电动打磨工具均连接到上位机，本发明满足与目前的无砟轨道板生产的自动生产线的节拍要求，并能够代替人工提高清理效率，保证清理质量。本发明还公开了基于视觉引导工业机器人的无砟轨道板模具清理方法，利用深度相机采集模具型腔彩色图像及深度点云图像，利用计算机对采集的图像进行图像处理、水泥残渣目标识别定位，并对工业机器人自动轨迹规划引导工业机器人进行模具清理，本发明精确清理水泥残渣区域，具有精度高，一致性好，效率高等特点。效率高等特点。效率高等特点。
技术研发人员：李淑娟 薛丁丹 任朋欣 马雪姣 王嘉宾 李承承 赵智渊
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：2022.01.13
技术公布日：2022/6/1