一种基于3D视觉曲线技术的轮毂打磨机器人轨迹规划方法与流程

本发明涉及轮毂打磨机器人，特别是一种基于3d视觉曲线技术的轮毂打磨机器人轨迹规划方法。

背景技术：

1、近年来，随着国内劳动力成本的逐年提高，自动化、少人化成为轮毂制造行业的共同述求。并且迫于安全、环保等诸多方面的压力，工厂必须尽快改善升级，特别是一些环境恶劣、容易导致职业健康危害的岗位，以机器人替代工人操作更是迫在眉睫。轮毂的压铸毛坯在经过机床车削后，会产生很多不规则毛刺、飞边，分布在轮辐、法兰减重窝、帽槽、中心孔、pcd 孔和气门孔等，形状多弧面、加工幅度狭窄，依靠人工打磨难度大，需要多次更换刀具打磨、劳动强度大、效率低，粉尘大，且打磨不均匀，一致性差。现场工作劳动强度大，环境噪音大，产生粉尘，还直接影响操作人员的健康情况。如采用机器人自动规划打磨毛刺技术，这样即可减轻劳动强度，达到减员增效的目的，同时产品质量和一致性将能够得到有效保障。然而，现有的打磨机器人规划方法在实际应用中往往存在精度不高的问题，无法满足高精度打磨的需求；并且现有规划方法适应性较差，无法有效地适应各种形状的轮毂打磨需求，无法规划出高效的打磨加工方案，导致轮毂生产效率低下。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提供了一种基于3d视觉曲线技术的轮毂打磨机器人轨迹规划方法。

2、为达到上述目的本发明采用的技术方案为：

3、本发明第一方面公开了一种基于3d视觉曲线技术的轮毂打磨机器人轨迹规划方法，包括以下步骤：

4、在多个预设位置节点获取目标轮毂的轮毂图像，根据所述轮毂图像得到目标轮毂的实际3d曲面图；获取目标轮毂经过打磨后的工程图纸信息，根据所述工程图纸信息得到目标轮毂的预设3d曲面图；

5、将所述实际3d曲面图与预设3d曲面图进行比较，得到若干个待打磨区域，并生成目标轮毂中各个待打磨区域的待打磨区域模型图；

6、根据各个待打磨区域的待打磨区域模型图在数据库中配对得到对目标轮毂中各待打磨区域进行打磨加工的最优打磨参数；根据对目标轮毂中各待打磨区域进行打磨加工的最优打磨参数规划出打磨机器人的最优打磨轨迹；

7、将所述打磨机器人的最优打磨轨迹与对目标轮毂中各待打磨区域进行打磨加工的最优打磨参数发送至控制终端，以控制打磨机器人对目标轮毂进行打磨加工。

8、进一步地，本发明的一个较佳实施例中，在多个预设位置节点获取目标轮毂的轮毂图像，根据所述轮毂图像得到目标轮毂的实际3d曲面图，具体为：

9、在多个预设位置节点获取目标轮毂的轮毂图像，基于canny边缘检测算法对各轮毂图像进行特征提取处理，得到各轮毂图像中轮毂的边缘点；

10、通过sift算法获取各轮毂图像中轮毂的边缘点的描述子，并计算不同轮毂图像中轮毂的边缘点的描述子之间的欧氏距离；将欧氏距离小于预设欧氏距离的不同轮毂图像中轮毂之间的边缘点进行匹配，得到若干对匹配点对；

11、在若干对匹配点对中随机选择预设对的匹配点对作为样本对，使用这些随机选择的样本对建立一个几何模型，在所述几何模型中计算各匹配点对的实际位置与预测位置之间的距离；

12、若某一匹配点对的实际位置与预测位置之间的距离大于预设阈值，则将该匹配点对标记为外点；若某一匹配点对的实际位置与预测位置之间的距离不大于预设阈值，则将该匹配点对标记为内点；

13、将标记为外点的匹配点对剔除，以剔除错误的匹配点对，保留正确的匹配点对，得到筛选后的匹配点对，并根据筛选后的匹配点对生成匹配结果；

14、根据所述匹配结果对各轮毂图像中轮毂的边缘点进行匹配融合处理，得到一个边缘点模型，根据所述边缘点模型生成目标轮毂的实际3d曲面图。

15、进一步地，本发明的一个较佳实施例中，将所述实际3d曲面图与预设3d曲面图进行比较，得到若干个待打磨区域，并生成目标轮毂中各个待打磨区域的待打磨区域模型图，具体为：

16、构建三维空间坐标系，将所述实际3d曲面图与预设3d曲面图导入所述三维空间坐标系中，并基于icp算法在所述三维空间坐标系中将实际3d曲面图与预设3d曲面图进行对齐处理；

17、对齐完成后，基于离散化法将所述实际3d曲面图进行离散处理，得到若干第一离散点，并获取各第一离散点的三维坐标值；以及将所述预设3d曲面图进行离散处理，得到若干第二离散点，并获取各第二离散点的三维坐标值；

18、在所述三维空间坐标系中根据相应的三维坐标值计算各相对应位置的第一离散点与第二离散点之间的马氏距离；

19、若某一相对应位置的第一离散点与第二离散点之间的马氏距离大于预设马氏距离，则将该相应位置的第一离散点与第二离散点标记为不重合点；若某一相对应位置的第一离散点与第二离散点之间的马氏距离不大于预设马氏距离，则将该相应位置的第一离散点与第二离散点标记为重合点；

20、根据各不重合点组成实际3d曲面图与预设3d曲面图之间的不重合区域，得到若干个独立的不重合区域，并将各个独立的不重合区域标记为待打磨区域，并获取所述待打磨区域的待打磨区域模型图。

21、进一步地，本发明的一个较佳实施例中，根据各个待打磨区域的待打磨区域模型图在数据库中配对得到对目标轮毂中各待打磨区域进行打磨加工的最优打磨参数，具体为：

22、获取生产车间中所有打磨机器人的运行日志，并在所述运行日志中提取出打磨机器人打磨各种历史打磨区域模型图所对应的历史打磨参数，以及获取经过各历史打磨参数打磨后相应历史打磨区域的平均打磨精度；

23、将经过各历史打磨参数打磨后相应历史打磨区域的平均打磨精度进行打磨精度排序处理，得到最大平均打磨精度，将与最大平均打磨精度对应的历史打磨参数标记为相应历史打磨区域模型图的最优打磨参数；

24、构建数据库，将各历史打磨区域模型图与其对应的最优打磨参数导入所述数据库中；

25、获取目标轮毂中各个待打磨区域的待打磨区域模型图，通过欧几里得距离算法逐一计算各待打磨区域模型图与数据库中各历史打磨区域模型图之间的相似程度，并筛选出与各待打磨区域模型图相似程度最大的历史打磨区域模型图；

26、根据与各待打磨区域模型图相似程度最大的历史打磨区域模型图在所述数据库配对相应的最优打磨参数，得到对目标轮毂中各待打磨区域进行打磨加工的最优打磨参数。

27、进一步地，本发明的一个较佳实施例中，根据对目标轮毂中各待打磨区域进行打磨加工的最优打磨参数规划出打磨机器人的最优打磨轨迹，具体为：

28、获取打磨机器人的原点位置信息，以及获取各待打磨区域的位置信息，根据打磨机器人的原点位置信息与各待打磨区域的位置信息筛选出距离打磨机器人原点最近的待打磨区域，并将距离打磨机器人原点最近的待打磨区域标记为第一个待打磨区域；

29、获取第一个待打磨区域的最优打磨参数，以及获取剩余待打磨区域的最优打磨参数；通过皮尔逊相关系数算法计算所述第一个待打磨区域的最优打磨参数与剩余待打磨区域的最优打磨参数之间的相关系数，得到多个相关系数；

30、构建大小排序表，将多个相关系数导入所述大小排序表中进行降序排序处理，得到排序结果；

31、在所述排序结果中提取出最大相关系数，并获取与最大相关系数相对应的剩余待打磨区域，并将与最大相关系数相对应的剩余待打磨区域标记为第二个待打磨区域；获取与第二大相关系数相对应的剩余待打磨区域，并将与第二大相关系数相对应的剩余待打磨区域标记为第三个待打磨区域；依次类推，直至规划将所有剩余待打磨区域规划完毕，得到第n个待打磨区域；

32、依次获取第一个待打磨区域至第n个待打磨区域的位置信息，根据第一个待打磨区域至第n个待打磨区域的位置信息生成打磨机器人的最优打磨轨迹。

33、进一步地，本发明的一个较佳实施例中，还包括以下步骤：

34、若计算得到的多个相关系数存在两个或两个以上的相关系数相等情况，则获取各相关系数相等的剩余待打磨区域与上一个规划完毕的待打磨区域之间的位置距离，得到若干个位置距离；

35、将各位置距离进行由小至大排序处理，将最小位置距离对应的剩余待打磨区域标记为第n个待打磨区域，将第二小位置距离对应的剩余待打磨区域标记为第n+1个待打磨区域，依次类推，直至得到第n+n个待打磨区域，直至将所有相关系数相等的剩余待打磨区域规划完毕；

36、依次获取第一个待打磨区域至第n+n个待打磨区域的位置信息，根据第一个待打磨区域至第n+n个待打磨区域的位置信息生成打磨机器人的最优打磨轨迹。

37、本发明第二方面公开了一种基于3d视觉曲线技术的轮毂打磨机器人轨迹规划系统，所述轮毂打磨机器人轨迹规划系统包括存储器与处理器，所述存储器中存储有轮毂打磨机器人轨迹规划方法程序，当所述轮毂打磨机器人轨迹规划方法程序被所述处理器执行时，实现如下步骤：

38、在多个预设位置节点获取目标轮毂的轮毂图像，根据所述轮毂图像得到目标轮毂的实际3d曲面图；获取目标轮毂经过打磨后的工程图纸信息，根据所述工程图纸信息得到目标轮毂的预设3d曲面图；

39、将所述实际3d曲面图与预设3d曲面图进行比较，得到若干个待打磨区域，并生成目标轮毂中各个待打磨区域的待打磨区域模型图；

40、根据各个待打磨区域的待打磨区域模型图在数据库中配对得到对目标轮毂中各待打磨区域进行打磨加工的最优打磨参数；根据对目标轮毂中各待打磨区域进行打磨加工的最优打磨参数规划出打磨机器人的最优打磨轨迹；

41、将所述打磨机器人的最优打磨轨迹与对目标轮毂中各待打磨区域进行打磨加工的最优打磨参数发送至控制终端，以控制打磨机器人对目标轮毂进行打磨加工。

42、本发明解决了背景技术中存在的技术缺陷，本发明具备以下有益效果：在多个预设位置节点获取目标轮毂的轮毂图像，根据所述轮毂图像得到目标轮毂的实际3d曲面图；获取目标轮毂经过打磨后的工程图纸信息，根据所述工程图纸信息得到目标轮毂的预设3d曲面图；将所述实际3d曲面图与预设3d曲面图进行比较，得到若干个待打磨区域，并生成目标轮毂中各个待打磨区域的待打磨区域模型图；根据各个待打磨区域的待打磨区域模型图在数据库中配对得到对目标轮毂中各待打磨区域进行打磨加工的最优打磨参数；根据对目标轮毂中各待打磨区域进行打磨加工的最优打磨参数规划出打磨机器人的最优打磨轨迹；将所述打磨机器人的最优打磨轨迹与对目标轮毂中各待打磨区域进行打磨加工的最优打磨参数发送至控制终端，以控制打磨机器人对目标轮毂进行打磨加工。基于3d视觉曲线技术的轮毂打磨机器人轨迹规划方法能够实现更精确、自适应、高效和一致的打磨效果，提高了生产效率和产品质量。