CN111085902B - 一种视觉在线检测及修正的工件打磨系统 - Google Patents

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    • G01B11/22—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring depth

Abstract

本发明公开了一种视觉在线检测及修正的工件打磨系统，通过激光跟踪仪修正初始打磨位姿，并通过视觉传感器检测每一次打磨深度并修正下一次的打磨位姿及打磨深度，既解决了人工示教造成的耗时长、效率低问题，又通过激光跟踪仪结合视觉传感器进行位姿修正提高了打磨精度。

Description

一种视觉在线检测及修正的工件打磨系统
技术领域
本发明属于工件打磨技术领域，尤其涉及一种视觉在线检测及修正的工件打磨系统。
背景技术
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
工厂需要对工件厚度进行打磨并且打磨精度为0.2mm。常采用人工示教机器人打磨位姿或通过工件数学模型离线规划打磨位姿实现工件打磨。人工示教打磨位姿需要对每个工件进行示教，耗时较大，效率低；离线规划出的打磨位姿若直接发送给机器人进行走位，会存在较大的误差，打磨精度低，这是由于机器人的绝对定位精度较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种解决了人工示教造成的耗时长、效率低问题，提高打磨精度的视觉在线检测及修正的工件打磨系统。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种视觉在线检测及修正的工件打磨系统，其特征在于，包括如下步骤：
1)将工件放置工装位进行工装定位，此时确定了工件相对于激光跟踪仪的固定位置关系，即使进行多次打磨后，工件位置不变；
2)示教传感器扫描轨迹，使用视觉传感器进行工件打磨区域扫描，采集工件数据；
3)进行视觉传感器与激光跟踪仪的位置关系H标定；将视觉传感器坐标系下工件数据通过已标定矩阵H转换到激光跟踪仪坐标系下，获取工件在激光跟踪仪坐标下的工件数据，并进行处理生成stl模型；
4)将stl模型导入离线规划模块生成n个打磨位姿，此时打磨位姿为激光跟踪仪坐标系下；
5)根据离线模块中的stl模型的数量判断工件是否存在打磨，若模型数量为1则工件未打磨，则进行步骤6，使用激光跟踪仪在线修正离线规划模块生成的打磨位姿；若模型数量大于1则工件进行打磨，则进行步骤8，对上一次打磨深度进行检测，并根据打磨深度修正打磨位姿及下一次打磨深度；
6)激光跟踪仪修正打磨位姿；
7)修正好所有打磨位姿后，根据修正后的n个位姿进行打磨单次打磨深度d；
8)过量或余量检测；
9)误差检测。
所述第6)步包括如下步骤：
6.1)工控机获取机器人控制权，向机器人依次发送n个打磨位姿中的一个点位信息；
6.2)激光跟踪仪自动检测末端工具上四个靶标位置，获取机器人的位姿，检测的数据信息反馈给工控机系统；
6.3)工控机根据获取的激光跟踪仪的数据信息，判断是否机器人满足定位要求，如果满足，则完成此点的机器人定位，继续向机器人发送下一个点位信息进行修正；若没有满足，则上位机将偏差再次发送给机器人，让机器人再次走位，直至完成定位满足要求。
所述8)步包括如下步骤：
8.1)视觉传感器再次采集打磨后的工件数据，将其转换到激光跟踪仪坐标系下，并生成stl模型导入离线规划模块；
8.2)离线规划中可根据未打磨时模型中的三角面片中心点及其法向量确定一条直线，该直线遍历“打磨t次模型”的三角面片的中心点，求取交点，两点之间的距离便为本次打磨深度l；因此该位置打磨过量或余量为d-l；
8.3)沿着法向量方向根据打磨过量或余量修正打磨位姿成为下一次打磨位姿，并根据该次打磨量确定下一次打磨深度；
8.4)重复8.1)、8.2)、8.3)步骤，完成所需打磨总量d*t。
所述第9)步中，打磨结束后，使用视觉传感器再次采集完成打磨的工件模型，与未打磨的模型沿着法向量方向计算打磨高度h，则单点打磨误差为h-d*t；计算所有位置打磨误差平均值。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果，通过激光跟踪仪修正初始打磨位姿，并通过视觉传感器检测每一次打磨深度并修正下一次的打磨位姿及打磨深度，既解决了人工示教造成的耗时长、效率低问题，又通过激光跟踪仪结合视觉传感器进行位姿修正提高了打磨精度，打磨精度可达0.15mm。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的视觉在线检测及修正的工件打磨系统的原理图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
参见图1，一种视觉在线检测及修正的工件打磨系统，包括如下步骤：
1、将工件放置工装位进行工装定位，此时确定了工件相对于激光跟踪仪的固定位置关系，即使进行多次打磨后，工件位置不变；
2、示教传感器扫描轨迹，使用视觉传感器进行工件打磨区域扫描，采集工件数据；
3、进行视觉传感器与激光跟踪仪的位置关系H标定；将视觉传感器坐标系下工件数据通过已标定矩阵H转换到激光跟踪仪坐标系下，获取工件在激光跟踪仪坐标下的工件数据，并进行处理生成stl模型-三维软件形成的文件；
4、将stl模型导入离线规划模块生成n个打磨位姿init_pos，此时打磨位姿为激光跟踪仪坐标系下；
5、根据离线模块中的stl模型的数量判断工件是否存在打磨，若模型数量为1则工件未打磨，则进行步骤6，使用激光跟踪仪在线修正离线规划模块生成的打磨位姿；若模型数量大于1则工件进行打磨，则进行步骤8，对上一次打磨深度进行检测，并根据打磨深度修正打磨位姿及下一次打磨深度；
6、激光跟踪仪修正打磨位姿
(1)工控机获取机器人控制权，向机器人依次发送n个打磨位姿中的一个点位信息；
(2)激光跟踪仪自动检测末端工具上四个靶标位置，获取机器人的位姿，检测的数据信息反馈给工控机系统；
(3)工控机根据获取的激光跟踪仪的数据信息，判断是否机器人满足定位要求，如果满足，则完成此点的机器人定位，继续向机器人发送下一个点位信息进行修正；若没有满足，则上位机将偏差再次发送给机器人，让机器人再次走位，直至完成定位满足要求。
7、修正好所有打磨位姿后，根据修正后的n个位姿进行打磨单次打磨深度d(mm)。
8、过量或余量检测
(1)视觉传感器再次采集打磨后的工件数据，将其转换到激光跟踪仪坐标系下，并生成stl模型导入离线规划模块；
(2)离线规划中可根据未打磨时模型中的三角面片中心点及其法向量确定一条直线，该直线遍历“打磨t次模型”的三角面片的中心点，求取交点，两点之间的距离便为本次打磨深度l(mm)；因此该位置打磨过量或余量为d-l(mm)；
(3)沿着法向量方向根据打磨过量或余量修正打磨位姿成为下一次打磨位姿，并根据该次打磨量确定下一次打磨深度；
(4)重复(1)(2)(3)步骤，完成所需打磨总量d*t(mm)。
9、误差检测
打磨结束后，使用视觉传感器再次采集完成打磨的工件模型，与未打磨的模型沿着法向量方向计算打磨高度h，则单点打磨误差为h-d*t(mm)；计算所有位置打磨误差平均值；
采用激光跟踪仪在线修正离线规划的打磨位姿，避免机器人使用绝对定位精度；同时采用分次打磨的方法，结合视觉传感器对每一次打磨量进行检测，并根据检测量对下一次打磨位姿及打磨深度进行修正。
通过视觉传感器采集工件位置、尺寸及形状信息，经过处理生成stl模型，将stl模型导入进行离线规划模块生成打磨位姿，由于机器人绝对定位精度较低，不能满足打磨误差0.2mm的需求，因此采用激光跟踪仪对离线规划的位姿进行修正；并且通过分次打磨，每次打磨后使用视觉传感器检测打磨深度，并根据上次打磨深度误差修正下一次的打磨位姿及打磨深度。最后通过视觉传感器进行整个工件打磨误差计算，判断产品是否符合规格。
采用上述的方案后，通过激光跟踪仪修正初始打磨位姿，并通过视觉传感器检测每一次打磨深度并修正下一次的打磨位姿及打磨深度，既解决了人工示教造成的耗时长、效率低问题，又通过激光跟踪仪结合视觉传感器进行位姿修正提高了打磨精度，打磨精度可达0.15mm。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种视觉在线检测及修正的工件打磨方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将工件放置工装位进行工装定位，此时确定了工件相对于激光跟踪仪的固定位置关系，即使进行多次打磨后，工件位置不变；
2)示教传感器扫描轨迹，使用视觉传感器进行工件打磨区域扫描，采集工件数据；
3)进行视觉传感器与激光跟踪仪的位置关系H标定；将视觉传感器坐标系下工件数据通过已标定矩阵H转换到激光跟踪仪坐标系下，获取工件在激光跟踪仪坐标下的工件数据，并进行处理生成stl模型；
4)将stl模型导入离线规划模块生成n个打磨位姿，此时打磨位姿为激光跟踪仪坐标系下；
5)根据离线模块中的stl模型的数量判断工件是否存在打磨，若模型数量为1则工件未打磨，则进行步骤6，使用激光跟踪仪在线修正离线规划模块生成的打磨位姿；若模型数量大于1则工件进行打磨，则进行步骤8，对上一次打磨深度进行检测，并根据打磨深度修正打磨位姿及下一次打磨深度；
6)激光跟踪仪修正打磨位姿；
7)修正好所有打磨位姿后，根据修正后的n个位姿进行打磨单次打磨深度d；
8)过量或余量检测；
9)误差检测。
2.如权利要求1所述的视觉在线检测及修正的工件打磨方法，其特征在于，所述第6)步包括如下步骤：
6.1)工控机获取机器人控制权，向机器人依次发送n个打磨位姿中的一个点位信息；
6.2)激光跟踪仪自动检测末端工具上四个靶标位置，获取机器人的位姿，检测的数据信息反馈给工控机系统；
6.3)工控机根据获取的激光跟踪仪的数据信息，判断机器人是否满足定位要求，如果满足，则完成此点的机器人定位，继续向机器人发送下一个点位信息进行修正；若没有满足，则上位机将偏差再次发送给机器人，让机器人再次走位，直至完成定位满足要求。
3.如权利要求2所述的视觉在线检测及修正的工件打磨方法，其特征在于，所述步骤8)包括如下步骤：
8.1)视觉传感器再次采集打磨后的工件数据，将其转换到激光跟踪仪坐标系下，并生成stl模型导入离线规划模块；
8.2)离线规划中根据未打磨时模型中的三角面片中心点及其法向量确定一条直线，该直线遍历“打磨t次模型”的三角面片的中心点，求取交点，两点之间的距离便为本次打磨深度l；因此该位置打磨过量或余量为d-l；
8.3)沿着法向量方向根据打磨过量或余量修正打磨位姿成为下一次打磨位姿，并根据该次打磨量确定下一次打磨深度；
8.4)重复8.1)、8.2)、8.3)步骤，完成所需打磨总量d*t。
4.如权利要求3所述的视觉在线检测及修正的工件打磨方法，其特征在于，所述第9)步中，打磨结束后，使用视觉传感器再次采集完成打磨的工件模型，与未打磨的模型沿着法向量方向计算打磨高度h，则单点打磨误差为h-d*t；计算所有位置打磨误差平均值。
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