CN106584273B - 一种用于机器人打磨的在线视觉检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于机器人打磨过程中的检测技术领域，尤其是涉及一种用于机器人打磨的在线视觉检测系统。其特点是包括三维激光测量机构和二维运动机构，二维运动机构上还设置有位姿调整机构，所述的三维激光测量机构包括工控机，工控机与信号处理器相连，信号处理器与安装在位姿调整机构上的三维激光摄像头相连，工控机分别与二维运动机构的X方向导轨和Y方向导轨的控制变频电机相连，键盘和显示器与工控机相连；二维运动机构的X方向导轨安装在Y方向导轨上。其解决人工检测带来的重新定位误差和时间浪费，很好的解决了机器人打磨的加工与检测问题，实现了打磨、检测的自动化过程，有效的提高了加工质量和效率。

Description

一种用于机器人打磨的在线视觉检测系统
技术领域
本发明涉及用于机器人打磨过程中的检测技术领域，尤其是涉及一种用于机器人打磨的在线视觉检测系统。
背景技术
机器视觉技术作为计算机科学的一个重要分支，在近三十年中有迅猛的发展。由于机器视觉系统可以快速获取大量信息自动进行数据处理，易于同设计信息及加工控制信息集成，因此，在现代自动化生产过程中，机器视觉系统被广泛用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。传统的检测方式是将加工好的零部件装夹到测试系统，用测量装置直接接触测量，测量精度低，效率低，难以实现自动化。机器视觉检测系统能够不接触工件，通过照相机摄取检测图像，将其转化为数字信号，再采用先进的计算机硬件与软件技术对图像数字信号进行处理，从而得到所需要的各种目标图像特征值，并在此基础上实现模式识别，坐标计算，灰度分布图等多种功能。机器视觉检测系统能够根据其检测结果快速地显示图象，输出数据，发布指令，执行机构可以配合其完成位置调整，好坏筛选，数据统计等自动化流程。只需对工件进行扫描，根据其检测结果快速地显示图象，输出数据，发布指令，执行机构可以配合其完成相应调整，数据统计等自动化流程，与传统检测方式相比较，机器视觉的最大优点是非接触，精确，快速，可靠，以及信息数字化。
现有技术中的机器人打磨系统中，打磨零件的表面质量检测需要采用离线方式，机器人工作程序设定后，必须等到加工结束后取下工件进行测量才知道加工结果，就会出现反复装夹，既降低了加工精度，又浪费时间，降低生产率，无法真正实现加工的自动化，目前也有在打磨工位增加三坐标测量仪来实现在线测量，但这种方法不仅对现场要求高，而且成本高，检测速度慢。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的缺陷而提供一种用于机器人打磨的在线视觉检测系统，有效解决了现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所述的一种用于机器人打磨的在线视觉检测系统，其特点是包括三维激光测量机构和二维运动机构，二维运动机构上还设置有位姿调整机构，所述的三维激光测量机构包括工控机，工控机与信号处理器相连，信号处理器与安装在位姿调整机构上的三维激光摄像头相连，工控机分别与二维运动机构的X方向导轨和Y方向导轨的控制变频电机相连，键盘和显示器与工控机相连；二维运动机构的X方向导轨安装在Y方向导轨上。
所述的位姿调整机构包括安装在二维运动机构的X方向导轨上的底座，支撑轴通过底部法兰安装在底座上，支撑轴上设置有转接头，卡座通过卡柄安装在转接头上，卡柄上设置有转轴，支座安装在转轴上，支座上设置有用于安装三维激光摄像头的连接板。
所述的卡柄端部还设置有用于紧固卡座和卡柄的旋钮，旋紧旋钮实现转接头相对于支撑轴固定，同时实现卡柄对转轴的夹紧定位；所述的支座通过螺钉与转轴固定相连，连接板通过螺钉与支座固定相连。
所述的三维激光测量机构的三维激光摄像头通过螺钉固定在位姿调整机构的连接板上，工件放置在三维激光摄像头扫描范围内，通过位姿调整机构的调整实现三维激光摄像头对工件单个检测位置的扫描检测；当需要对工件表面多个测量位置整体测量时，通过二维运动机构的X方向导轨和Y方向导轨的移动来实现，二维运动机构的X方向导轨和Y方向导轨在运动时的变频电机的编码信号通过工控机实施采集，从而获得三维激光摄像头沿工件二维表面移动进行采样测量，扫描的信息通过信号处理器处理后传递到工控机中的图像分析软件中，通过对扫描点云数据的分析获得工件表面质量的对应评价，对应的测量结果经工控机传输到机器人控制柜，机器人根据测量结果进行相应的调整继续加工或停止。
本发明的有益效果是：所述的一种用于机器人打磨的在线视觉检测系统，其通过在机器人打磨过程中引入视觉检测机构，实现机器人打磨检测自动化，解决人工检测带来的重新定位误差和时间浪费。该装置对打磨结果实时监控，当打磨结果不合格时，机器人打磨系统会调整程序继续打磨，直到加工出合格品。很好的解决了机器人打磨的加工与检测问题，实现了打磨、检测的自动化过程，有效的提高了加工质量和效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明结构原理示意图；
图2为本发明的二维运动机构结构示意图；
图3为本发明图2的爆炸结构示意图；
图4为本发明的位姿调整机构结构示意图；
图5为本发明图4的爆炸结构示意图。
图中所示：1.Y方向导轨；2.X方向导轨；3.底座；4.底部法兰；5.支撑轴；6.转接头；7.卡座；8.卡柄；9.支座；10.旋钮；11.转轴；12.连接板；13.三维激光摄像头；14.键盘；15.显示器；16.工控机；17.信号处理器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至5所示，所述的一种用于机器人打磨的在线视觉检测系统，其特点是包括三维激光测量机构和二维运动机构，二维运动机构上还设置有位姿调整机构，所述的三维激光测量机构包括工控机16，工控机16与信号处理器17相连，信号处理器17与安装在位姿调整机构上的三维激光摄像头13相连，工控机16分别与二维运动机构的X方向导轨2和Y方向导轨1的控制变频电机相连，键盘14和显示器15与工控机16相连；二维运动机构的X方向导轨2安装在Y方向导轨1上。
进一步，所述的位姿调整机构包括安装在二维运动机构的X方向导轨2上的底座3，支撑轴5通过底部法兰4安装在底座3上，支撑轴5上设置有转接头6，卡座7通过卡柄8安装在转接头6上，卡柄8上设置有转轴11，支座9安装在转轴11上，支座9上设置有用于安装三维激光摄像头13的连接板12。
进一步，所述的卡柄8端部还设置有用于紧固卡座7和卡柄8的旋钮10，旋紧旋钮10实现转接头6相对于支撑轴5固定，同时实现卡柄8对转轴11的夹紧定位；所述的支座9通过螺钉与转轴11固定相连，连接板12通过螺钉与支座9固定相连。
进一步，所述的三维激光测量机构的三维激光摄像头13通过螺钉固定在位姿调整机构的连接板12上，工件放置在三维激光摄像头13扫描范围内，通过位姿调整机构的调整实现三维激光摄像头对工件单个检测位置的扫描检测；当需要对工件表面多个测量位置整体测量时，通过二维运动机构的X方向导轨2和Y方向导轨1的移动来实现，，二维运动机构的X方向导轨2和Y方向导轨1在运动时的变频电机的编码信号通过工控机16实施采集，从而获得三维激光摄像头13沿工件二维表面移动进行采样测量，扫描的信息通过信号处理器处理后传递到工控机16中的图像分析软件中，通过对扫描点云数据的分析获得工件表面质量的对应评价，对应的测量结果经工控机传输到机器人控制柜，机器人根据测量结果进行相应的调整继续加工或停止。
所述的三维激光测量机构的三维激光摄像头13为图像获取设备，其是由分布于其上的各个像元的光敏二极管的线性阵列或矩形阵列构成，通过顺序输出每个二极管的电压脉冲，实现将图像光信号转换成电信号的目的。输出的电压脉冲序列可以直接以RS-170制式输入标准电视显示器，或者输入计算机的内存，进行数值化处理。图像处理由图像信号处理器完成，然后信号处理器将信号传送到COGNEX图像分析软件，软件可以通过分析所摄取的图片得到被测物体的相关几何物理信息。输出显示直接在显示器上完成。
以限制本发明，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。

Claims (2)

1.一种用于机器人打磨的在线视觉检测系统，其特征是包括三维激光测量机构和二维运动机构，二维运动机构上还设置有位姿调整机构，所述的三维激光测量机构包括工控机，工控机与信号处理器相连，信号处理器与安装在位姿调整机构上的三维激光摄像头相连，工控机分别与二维运动机构的X方向导轨和Y方向导轨的控制变频电机相连，键盘和显示器与工控机相连；二维运动机构的X方向导轨安装在Y方向导轨上；所述的位姿调整机构包括安装在二维运动机构的X方向导轨上的底座，支撑轴通过底部法兰安装在底座上，支撑轴上设置有转接头，卡座通过卡柄安装在转接头上，卡柄上设置有转轴，支座安装在转轴上，支座上设置有用于安装三维激光摄像头的连接板；所述的卡柄端部还设置有用于紧固卡座和卡柄的旋钮，旋紧旋钮实现转接头相对于支撑轴固定，同时实现卡柄对转轴的夹紧定位；所述的支座通过螺钉与转轴固定相连，连接板通过螺钉与支座固定相连。
2.如权利要求1所述的一种用于机器人打磨的在线视觉检测系统，其特征在于：所述的三维激光测量机构的三维激光摄像头通过螺钉固定在位姿调整机构的连接板上，工件放置在三维激光摄像头扫描范围内，通过位姿调整机构的调整实现三维激光摄像头对工件单个检测位置的扫描检测；当需要对工件表面多个测量位置整体测量时，通过二维运动机构的X方向导轨和Y方向导轨的移动来实现，二维运动机构的X方向导轨和Y方向导轨在运动时的变频电机的编码信号通过工控机实施采集，从而获得三维激光摄像头沿工件二维表面移动进行采样测量，扫描的信息通过信号处理器处理后传递到工控机中的图像分析软件中，通过对扫描点云数据的分析获得工件表面质量的对应评价，对应的测量结果经工控机传输到机器人控制柜，机器人根据测量结果进行相应的调整继续加工或停止。
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