CN115179304A - 基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制方法及系统，其方法包括：采集终端采集目标物体的当前位置的目标图像后发送到识别终端；识别终端从多个物体模板中找到与目标图像最接近的物体模板，并与目标图像做识别点距离判断；若满足则将该物体模板设为识别模板；若不满足则将位姿调整后的物体模板设为识别模板；然后根据识别模板得到目标物体的喷涂颜色和喷涂区域，生成喷涂信号，发送到机械臂喷涂机构的控制终端；控制终端接收到喷涂信号后，进行喷涂作业。其系统包括采集模块、识别模块和喷涂模块。所述基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制方法及系统解决了现有的自动化喷涂作业容易出现喷涂位置出错的问题。

Description

基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制方法及系统

技术领域

本发明涉及机械臂技术领域，特别是一种基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制方法及系统。

背景技术

机械臂是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。在现代生产过程中，机械臂被广泛的运用于自动生产线中，不仅有利于提高材料的传送、工件的装卸以及机器的装配等的自动化程度，而且可以提高劳动生产率，降低生产成本。另外在高温、高压、低温、低压、有灰尘、有放射性或有其它毒性污染以及工作空间狭窄等场合中，机械手臂也是代替人工的不二选择。

现有的自动化喷涂作业中，一般采用视觉定位来确定需要喷涂的位置，然后控制机械臂将喷头移动到该位置实现喷涂。现有的视觉定位往往是通过固定的模板来与目标物体进行比对，当采集终端采集目标武器的目标图像时出现角度的偏差，就有可能视觉定位出错从而会出现喷涂位置出错的情况。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制方法，解决了现有的自动化喷涂作业容易出现喷涂位置出错的问题。

针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制系统，解决了现有的自动化喷涂作业容易出现喷涂位置出错的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制方法，机械臂喷涂机构与控制管理机构通信连接；所述机械臂喷涂机构包括机械臂、控制终端、伺服电机和喷涂单元，所述机械臂通过伺服电机驱动；所述控制管理机构包括采集终端和识别终端；

所述机械臂喷涂控制方法包括以下步骤：

采集步骤：所述采集终端转向目标物体，并采集目标物体的当前位置的目标图像后发送到所述识别终端；

识别步骤：所述识别终端确认目标图像，并从多个物体模板中找到与所述目标图像最接近的物体模板，并与目标图像做识别点距离判断；若满足则将该物体模板设为识别模板；若不满足则对所述物体模板进行位姿调整，将位姿调整后的物体模板设为识别模板；然后根据识别模板得到目标物体的喷涂颜色和喷涂区域，生成喷涂信号，发送到机械臂喷涂机构的控制终端；

喷涂步骤：所述控制终端接收到喷涂信号后，根据喷涂信号驱动伺服电机带动机械臂动作，以及根据喷涂信号驱动喷涂单元动作，进行喷涂作业。

值得说明的是，还包括模板预设步骤：采集并在识别终端预设定多个物体模板，其中每个物体模板包括X个子模板，每个子模板的采集角度相差360/X°；

在所述识别步骤中，所述识别终端将目标图像与每个物体模板的X个子模板进行匹配，找到与所述目标图像最接近的物体模板。

可选地，所述识别步骤中的识别点距离判断具体为：

预设值距离阈值和数量阈值；

将目标图像的边框上的识别特征以及其余识别特征组合成第一识别点，根据第一识别点找出所述物体模板上与所述第一识别点所对应的第二识别点；

获取所述第一识别点和与其对应的第二识别点之间的距离，判断所有第一识别点和与其对应的第二识别点之间的距离是否大于距离阈值，若满足，则获取满足距离阈值的第一识别点的数量，并判断数量是否大于数量阈值；若满足则将该物体模板设为识别模板；若不满足则对所述物体模板进行位姿调整，直到满足距离阈值的第一识别点的数量大于数量阈值，将位姿调整后的物体模板设为识别模板。

具体地，所述识别步骤中的位姿调整具体为：

将所述第一识别点与第二识别点代入至变化矩阵中，进行位姿调整，得到修正物体模板；

其中，变化矩阵包括平移矩阵以及旋转矩阵；

首先将第一识别点的坐标与第二识别点的坐标代入下面的公式(1)中：

其中R为旋转矩阵，

为平移矩阵，qi和pi分别为相关联的第一识别特征点与第二识别特征点的坐标，n_i为特征向量，i为大于1的自然整数，ε为变化矩阵；

随后获取第一识别点与第二识别点中最小的偏转的角度r，将最小的偏转角度r代入到下面公式(2)中，计算得到旋转矩阵R的最小值，其中公式(2)如下所示：

将旋转矩阵R的最小值代回至公式(1)中，得到公式(3)：

其中c_i＝p_i×n_i；

对公式(3)求偏导，并转化为线型方程求出最小偏转的角度r、最小的水平偏移量x和最小垂直偏移量y，其过程如下：

偏导公式(4)如下：

转化为线型方程求出最小偏转的角度r、最小的水平偏移量x和最小垂直偏移量y的过程如下：

优选的，所述机械臂喷涂机构包括N个机械臂和N个控制终端，所述机械臂与所述控制终端一一对应，每个机械臂均被赋予唯一的机械臂编号，每个控制终端均被赋予唯一的控制编号；

所述识别步骤具体为：在确认识别模板后，识别终端分别计算不同机械臂编号的机械臂与采集终端之间的角度和距离，得到所有机械臂对应的喷涂单元的喷涂区域和和喷涂颜色，根据喷涂区域和喷涂颜色分别生成喷涂信号，并将喷涂信号发送到对应的控制编号的控制终端。

值得说明的是，一种基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制系统，机械臂喷涂机构与控制管理机构通信连接；所述机械臂喷涂机构包括机械臂、控制终端、伺服电机和喷涂单元，所述机械臂通过伺服电机驱动；所述控制管理机构包括采集终端和识别终端；

机械臂喷涂控制系统包括采集模块、识别模块和喷涂模块；

所述采集模块用于通过所述采集终端转向目标物体，并采集目标物体的当前位置的目标图像后发送到所述识别终端；

所述识别模块用于通过所述识别终端确认目标图像，并从多个物体模板中找到与所述目标图像最接近的物体模板，并与目标图像做识别点距离判断；还用于若满足则将该物体模板设为识别模板；还用于若不满足则对所述物体模板进行位姿调整，将位姿调整后的物体模板设为识别模板；还用于根据识别模板得到目标物体的喷涂颜色和喷涂区域，生成喷涂信号，发送到机械臂喷涂机构的控制终端；

所述喷涂模块用于通过所述控制终端接收到喷涂信号后，根据喷涂信号驱动伺服电机带动机械臂动作，还用于根据喷涂信号驱动喷涂单元动作，进行喷涂作业。

可选地，还包括模板预设模块，所述模板预设模块用于采集并在识别终端预设定多个物体模板，其中每个物体模板包括X个子模板，每个子模板的采集角度相差360/X°；

所述识别模块还用于通过所述识别终端将目标图像与每个物体模板的X个子模板进行匹配，找到与所述目标图像最接近的物体模板。

具体地，所述识别模块还用于预设值距离阈值和数量阈值；

还用于将目标图像的边框上的识别特征以及其余识别特征组合成第一识别点，还用于根据第一识别点找出所述物体模板上与所述第一识别点所对应的第二识别点；

还用于获取所述第一识别点和与其对应的第二识别点之间的距离，还用于判断所有第一识别点和与其对应的第二识别点之间的距离是否大于距离阈值，还用于若满足则获取满足距离阈值的第一识别点的数量，并判断数量是否大于数量阈值；还用于若满足则将该物体模板设为识别模板；还用于若不满足则对所述物体模板进行位姿调整，直到满足距离阈值的第一识别点的数量大于数量阈值，还用于将位姿调整后的物体模板设为识别模板。

优选的，所述识别模块还用于将所述第一识别点与第二识别点代入至变化矩阵中，进行位姿调整，得到修正物体模板；

其中，变化矩阵包括平移矩阵以及旋转矩阵；

首先将第一识别点的坐标与第二识别点的坐标代入下面的公式(1)中：

其中R为旋转矩阵，

为平移矩阵，qi和pi分别为相关联的第一识别特征点与第二识别特征点的坐标，n_i为特征向量，i为大于1的自然整数，ε为变化矩阵；

随后获取第一识别点与第二识别点中最小的偏转的角度r，将最小的偏转角度r代入到下面公式(2)中，计算得到旋转矩阵R的最小值，其中公式(2)如下所示：

将旋转矩阵R的最小值代回至公式(1)中，得到公式(3)：

其中c_i＝p_i×n_i；

对公式(3)求偏导，并转化为线型方程求出最小偏转的角度r、最小的水平偏移量x和最小垂直偏移量y，其过程如下：

偏导公式(4)如下：

转化为线型方程求出最小偏转的角度r、最小的水平偏移量x和最小垂直偏移量y的过程如下：

值得说明的是，所述机械臂喷涂机构包括N个机械臂和N个控制终端，所述机械臂与所述控制终端一一对应，每个机械臂均被赋予唯一的机械臂编号，每个控制终端均被赋予唯一的控制编号；

所述识别模块还用于在确认识别模板后，通过识别终端分别计算不同机械臂编号的机械臂与采集终端之间的角度和距离，得到所有机械臂对应的喷涂单元的喷涂区域和和喷涂颜色；还用于根据喷涂区域和喷涂颜色分别生成喷涂信号，并将喷涂信号发送到对应的控制编号的控制终端。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：在所述基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制方法中，在喷涂前，还对所述物体模板进行旋转和位移操作，使得所述物体模板与目标图像进行靠拢，直到所述物体模板与目标图像的重合度满足阈值，此时就可以认定该物体模板与目标图像几乎重合，在喷涂时，就可以与实际中目标物体的喷涂信息所对应，利用伺服电机带动机械臂使喷涂单元与喷涂信号相对应的位置上，然后对该位置进行喷涂，从而避免出现喷涂位置出错的情况，提高了喷涂的精度。

附图说明

图1是本发明的一个实施例中机械臂喷涂控制方法的流程图；

图2是本发明的一个实施例中机械臂喷涂机构和控制管理机构的通信连接框图；

图3是本发明的一个实施例中机械臂喷涂控制系统的系统框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的实施方式的不同结构。为了简化本发明的实施方式的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明的实施方式可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

如图1和2所示，一种基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制方法，机械臂喷涂机构与控制管理机构通信连接；所述机械臂喷涂机构包括机械臂、控制终端、伺服电机和喷涂单元，所述机械臂通过伺服电机驱动；所述控制管理机构包括采集终端和识别终端；具体地，所述机械臂喷涂机构和所述控制管理机构为单独运作的两个机构。

所述机械臂喷涂控制方法包括以下步骤：

采集步骤：所述采集终端转向目标物体，并采集目标物体的当前位置的目标图像后发送到所述识别终端；在本实施例中，所述采集终端连接有转动单元，转动单元带动所述采集终端转动，从而使所述采集终端的采集输入口朝向所述目标物体。优选地，所述转动单元为电机，所述采集终端为摄像头。

识别步骤：所述识别终端确认目标图像，并从多个物体模板中找到与所述目标图像最接近的物体模板，并与目标图像做识别点距离判断；若满足则将该物体模板设为识别模板；若不满足则对所述物体模板进行位姿调整，将位姿调整后的物体模板设为识别模板；然后根据识别模板得到目标物体的喷涂颜色和喷涂区域，生成喷涂信号，发送到机械臂喷涂机构的控制终端；优选地，所述识别终端为MCU，识别终端设有收发信号和处理信号的功能。所述识别终端通过有线或者无线的方式与控制终端通信连接，从而实现喷涂信号的输送。

喷涂步骤：所述控制终端接收到喷涂信号后，根据喷涂信号驱动伺服电机带动机械臂动作，以及根据喷涂信号驱动喷涂单元动作，进行喷涂作业。在本实施例中，所述喷涂信号内含有机械臂X轴移动量、机械臂Y轴移动量和机械臂Z轴移动量，机械臂根据机械臂X轴移动量在预设定的坐标系中沿X轴的方向移动指定的距离，机械臂根据机械臂Y轴移动量在预设定的坐标系中沿Y轴的方向移动指定的距离，机械臂根据机械臂Z轴移动量在预设定的坐标系中沿Z轴的方向移动指定的距离，实现在三维空间内运动，最终移动到指定的位置，从而使所述喷涂单元朝向目标物体的指定位置；然后喷涂单元根据喷涂信号选择指定的颜色向目标物体的指定位置喷涂。

在所述基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制方法中，在喷涂前，还对所述物体模板进行旋转和位移操作，使得所述物体模板与目标图像进行靠拢，直到所述物体模板与目标图像的重合度满足阈值，此时就可以认定该物体模板与目标图像几乎重合，在喷涂时，就可以与实际中目标物体的喷涂信息所对应，利用伺服电机带动机械臂使喷涂单元与喷涂信号相对应的位置上，然后对该位置进行喷涂，从而避免出现喷涂位置出错的情况，提高了喷涂的精度。

一些实施例中，还包括模板预设步骤：采集并在识别终端预设定多个物体模板，其中每个物体模板包括X个子模板，每个子模板的采集角度相差360/X°；在所述识别步骤中，所述识别终端将目标图像与每个物体模板的X个子模板进行匹配，找到与所述目标图像最接近的物体模板。实施模板预设步骤，围绕物体采集X个子模板，使得每个子模板的采集角度相差360/X°，如此，X个子模板刚好能围绕所述物体一圈，从而能360°无死角地获取到物体的特征，然后在识别步骤中采用X个子模板去匹配目标物体，即使是需要喷涂的目标物体拥有多棱角、多面或者不对称的复杂结构时，由于X个子模板已经覆盖了整个目标物体，从而能精准识别出目标物体需要喷涂的位置，然后通过控制机械臂喷涂机构和喷涂单元实现精准喷涂。X的取值越大，子模板的个数越多，识别终端就能识别得更精准，但需要的存储空间就越大。一个实施例中，围绕物体采集360个子模板，每个子模板的采集角度相差1°，因此，360个子模板刚好能围绕所述物体一圈，从而能360°无死角地获取到物体的特征。

值得说明的是，所述识别步骤中的识别点距离判断具体为：预设值距离阈值和数量阈值；将目标图像的边框上的识别特征以及其余识别特征组合成第一识别点，根据第一识别点找出所述物体模板上与所述第一识别点所对应的第二识别点；获取所述第一识别点和与其对应的第二识别点之间的距离，判断所有第一识别点和与其对应的第二识别点之间的距离是否大于距离阈值，若满足，则获取满足距离阈值的第一识别点的数量，并判断数量是否大于数量阈值；若满足则将该物体模板设为识别模板；若不满足则对所述物体模板进行位姿调整，直到满足距离阈值的第一识别点的数量大于数量阈值，将位姿调整后的物体模板设为识别模板。

本发明的一个实施例中以3：7的比例获取目标图像边框上的识别特征以及其余识别特征组合成第一识别点，其中其余识别特征为非目标边缘上的识别特征，此比例能够减少挑出目标边框的识别特征以及其余识别特征的时间，同时大量的其余识别特征能够保证模板位姿修正的精准度。

获取第一识别点与第二识别点的方式如下：获取第一识别点的切线，对第一识别点的切线做垂线，该垂线连接所述第二识别点，计算所述垂线的长度，所述垂线的长度为所述第一识别点与第二识别点之间的距离。

随后获取关联后一一对应的第一识别点与第二识别点的距离，并判断该距离是否大于距离阈值。只有当大于距离阈值时，才能说明，目标零件的位姿与模板图的位姿相差大，需要对物体模板进行位姿调整。获取完所有满足距离阈值的第一识别点与第二识别点后，统计第一识别点与第二识别点的数量，当该数量不满足数量阈值后才对物体模板进行位姿调整。因为第一识别点与第二识别点虽然是相互关联，在位姿上是对应的，但是有可能所述第一识别点为目标边框上的旋转边缘点，而相关联的第二识别点边缘点在位姿上只是相接近的，不能旋转边缘点是不能和边缘点完全重合的。所以当物体模板进行位姿调整接近目标零件后，该类的第一识别点与第二识别点还是满足距离阈值的要求。如果单纯只采用距离阈值来判断是否需要进行位姿调整的话，物体模板的位姿会一直进行修正，浪费系统的运行资源。

可选地，所述识别步骤中的位姿调整具体为：将所述第一识别点与第二识别点代入至变化矩阵中，进行位姿调整，得到修正物体模板；

其中，变化矩阵包括平移矩阵以及旋转矩阵；

首先将第一识别点的坐标与第二识别点的坐标代入下面的公式(1)中：

其中R为旋转矩阵，

为平移矩阵，qi和pi分别为相关联的第一识别特征点与第二识别特征点的坐标，n_i为特征向量，i为大于1的自然整数，ε为变化矩阵；

随后获取第一识别点与第二识别点中最小的偏转的角度r，将最小的偏转角度r代入到下面公式(2)中，计算得到旋转矩阵R的最小值，其中公式(2)如下所示：

将旋转矩阵R的最小值代回至公式(1)中，得到公式(3)：

其中c_i＝p_i×n_i；

对公式(3)求偏导，并转化为线型方程求出最小偏转的角度r、最小的水平偏移量x和最小垂直偏移量y，其过程如下：

偏导公式(4)如下：

转化为线型方程求出最小偏转的角度r、最小的水平偏移量x和最小垂直偏移量y的过程如下：

具体地，所述机械臂喷涂机构包括N个机械臂和N个控制终端，所述机械臂与所述控制终端一一对应，每个机械臂均被赋予唯一的机械臂编号，每个控制终端均被赋予唯一的控制编号；在本实施例中，向机械臂分别赋予1至N的机械臂编号，向控制终端也会分别赋予1至N的控制编号，此时，机械臂编号为1的机械臂与控制编号为1的控制终端相对应，也就是机械臂编号为1的机械臂与控制编号为1的控制终端通信连接；机械臂编号为2的机械臂与控制编号为2的控制终端相对应，也就是机械臂编号为2的机械臂与控制编号为2的控制终端通信连接；机械臂编号为N的机械臂与控制编号为N的控制终端相对应，也就是机械臂编号为N的机械臂与控制编号为N的控制终端通信连接；

所述识别步骤具体为：在确认识别模板后，识别终端分别计算不同机械臂编号的机械臂与采集终端之间的角度和距离，得到所有机械臂对应的喷涂单元的喷涂区域和和喷涂颜色，根据喷涂区域和喷涂颜色分别生成喷涂信号，并将喷涂信号发送到对应的控制编号的控制终端。

每个机械臂所处的位置不一样，在所述识别终端计算出机械臂与采集终端之间的角度和距离后，就能确定该机械臂的当前位置，然后就能根据机械臂的数量对目标物体进行均等划分，使每个机械臂需要喷涂的喷涂区域的面积相等；在对目标物体进行均等划分的过程中，同一个机械臂的喷涂区域是连在一起的，不会分散，如此，就能保证同一个机械臂在喷涂作业中能一次性将需要喷涂的喷涂区域喷涂完，若是喷涂区域分散的话，每个机械臂在喷涂完一小部分后还要移动到下一小部分喷涂，在移动的过程中还需要跨越别的机械臂喷涂的喷涂区域，提高了机械臂移动轨迹的设计难度，而且容易导致两个机械臂相撞。在根据机械臂的数量对目标物体进行均等划分后，所述识别终端根据识别模板以及每个机械臂需要喷涂的喷涂区域相结合，得到每个机械臂在喷涂该喷涂区域使需要的机械臂移动流程和每个机械臂在喷涂该喷涂区域需要的喷涂颜色以及喷涂颜色的先后顺序，并打包形成喷涂信号，将每个喷涂信号发送到对应的控制终端，实现同步喷涂，其中，机械臂移动流程包括机械臂X轴移动量、机械臂Y轴移动量和机械臂Z轴移动量。值得说明的是，机械臂的数量越多，对目标物体进行均等划分时得到的喷涂区域就会更细，从而使喷涂的精度更高。

在所述喷涂步骤后，还包括反馈步骤：所述反馈步骤具体为：喷涂作业完毕后，所述控制终端获取其自身与识别终端之间的角度和距离，并发送到识别终端；所述识别终端根据所有控制终端发送的角度和距离，并结合识别模板，判断喷涂是否正确；当喷涂正确时，结束当前喷涂作业；当喷涂不正确时，重新执行采集步骤、识别步骤和喷涂步骤。在控制管理机构的识别终端向机械臂喷涂机构的控制终端发送喷涂信号的过程中，有时会由于信号数量过多或者干扰，使控制终端接收到的喷涂信号出现信号缺失的现象，又或者在伺服电机驱动机械臂时，由于伺服电机出错的原因，会使目标物体的喷涂颜色和/或喷涂区域与预定的结果有偏差，造成产品的瑕疵率增大的情况。在本实施例中，通过所述反馈步骤对目标物体的喷涂颜色和喷涂区域实现二次确认，来减少偏差，降低瑕疵率。在喷涂时，每个机械臂所处的位置都不一样，在所述识别终端计算出机械臂与采集终端之间的角度和距离后，就能再一次确定该机械臂的当前位置，所述识别终端根据识别模板以及每个机械臂需要喷涂的喷涂区域相结合，就能判断喷涂是否正确。当喷涂正确时，表示目标物体的喷涂颜色和/或喷涂区域与预定的结果没有偏差，可以作为成品输出；当喷涂不正确时，表示目标物体的喷涂颜色和/或喷涂区域与预定的结果有偏差，代表有瑕疵，需要对目标物体再进行一次喷涂作业。

在所述识别步骤中生成的喷涂信号包括驱动指令和颜色指令；在所述喷涂步骤中，所述控制终端根据驱动指令驱动伺服电机动作，所述控制终端根据颜色指令驱动喷涂单元喷涂对应的颜色。在本实施例中，所述驱动指令包括机械臂X轴移动量、机械臂Y轴移动量和机械臂Z轴移动量。所述颜色指令为按顺序输入的颜色代码，所述控制终端根据颜色代码机器输入顺序，按顺序驱动涂单元喷涂对应的颜色。

优选的，如图3所示，一种基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制系统，机械臂喷涂机构与控制管理机构通信连接；所述机械臂喷涂机构包括机械臂、控制终端、伺服电机和喷涂单元，所述机械臂通过伺服电机驱动；所述控制管理机构包括采集终端和识别终端；

机械臂喷涂控制系统包括采集模块、识别模块和喷涂模块；

所述采集模块用于通过所述采集终端转向目标物体，并采集目标物体的当前位置的目标图像后发送到所述识别终端；

所述识别模块用于通过所述识别终端确认目标图像，并从多个物体模板中找到与所述目标图像最接近的物体模板，并与目标图像做识别点距离判断；还用于若满足则将该物体模板设为识别模板；还用于若不满足则对所述物体模板进行位姿调整，将位姿调整后的物体模板设为识别模板；还用于根据识别模板得到目标物体的喷涂颜色和喷涂区域，生成喷涂信号，发送到机械臂喷涂机构的控制终端；

所述喷涂模块用于通过所述控制终端接收到喷涂信号后，根据喷涂信号驱动伺服电机带动机械臂动作，还用于根据喷涂信号驱动喷涂单元动作，进行喷涂作业。

一些实施例中，还包括模板预设模块，所述模板预设模块用于采集并在识别终端预设定多个物体模板，其中每个物体模板包括X个子模板，每个子模板的采集角度相差360/X°；所述识别模块还用于通过所述识别终端将目标图像与每个物体模板的X个子模板进行匹配，找到与所述目标图像最接近的物体模板。

值得说明的是，所述识别模块还用于预设值距离阈值和数量阈值；还用于将目标图像的边框上的识别特征以及其余识别特征组合成第一识别点，还用于根据第一识别点找出所述物体模板上与所述第一识别点所对应的第二识别点；还用于获取所述第一识别点和与其对应的第二识别点之间的距离，还用于判断所有第一识别点和与其对应的第二识别点之间的距离是否大于距离阈值，还用于若满足则获取满足距离阈值的第一识别点的数量，并判断数量是否大于数量阈值；还用于若满足则将该物体模板设为识别模板；还用于若不满足则对所述物体模板进行位姿调整，直到满足距离阈值的第一识别点的数量大于数量阈值，还用于将位姿调整后的物体模板设为识别模板。

可选地，所述识别模块还用于将所述第一识别点与第二识别点代入至变化矩阵中，进行位姿调整，得到修正物体模板；

其中，变化矩阵包括平移矩阵以及旋转矩阵；

首先将第一识别点的坐标与第二识别点的坐标代入下面的公式(1)中：

其中R为旋转矩阵，

为平移矩阵，qi和pi分别为相关联的第一识别特征点与第二识别特征点的坐标，n_i为特征向量，i为大于1的自然整数，ε为变化矩阵；

随后获取第一识别点与第二识别点中最小的偏转的角度r，将最小的偏转角度r代入到下面公式(2)中，计算得到旋转矩阵R的最小值，其中公式(2)如下所示：

将旋转矩阵R的最小值代回至公式(1)中，得到公式(3)：

其中c_i＝p_i×n_i；

对公式(3)求偏导，并转化为线型方程求出最小偏转的角度r、最小的水平偏移量x和最小垂直偏移量y，其过程如下：

偏导公式(4)如下：

转化为线型方程求出最小偏转的角度r、最小的水平偏移量x和最小垂直偏移量y的过程如下：

具体地，所述机械臂喷涂机构包括N个机械臂和N个控制终端，所述机械臂与所述控制终端一一对应，每个机械臂均被赋予唯一的机械臂编号，每个控制终端均被赋予唯一的控制编号；

所述识别模块还用于在确认识别模板后，通过识别终端分别计算不同机械臂编号的机械臂与采集终端之间的角度和距离，得到所有机械臂对应的喷涂单元的喷涂区域和和喷涂颜色；还用于根据喷涂区域和喷涂颜色分别生成喷涂信号，并将喷涂信号发送到对应的控制编号的控制终端。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施实施进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制方法，其特征在于：机械臂喷涂机构与控制管理机构通信连接；所述机械臂喷涂机构包括机械臂、控制终端、伺服电机和喷涂单元，所述机械臂通过伺服电机驱动；所述控制管理机构包括采集终端和识别终端；

所述机械臂喷涂控制方法包括以下步骤：

采集步骤：所述采集终端转向目标物体，并采集目标物体的当前位置的目标图像后发送到所述识别终端；

识别步骤：所述识别终端确认目标图像，并从多个物体模板中找到与所述目标图像最接近的物体模板，并与目标图像做识别点距离判断；若满足则将该物体模板设为识别模板；若不满足则对所述物体模板进行位姿调整，将位姿调整后的物体模板设为识别模板；然后根据识别模板得到目标物体的喷涂颜色和喷涂区域，生成喷涂信号，发送到机械臂喷涂机构的控制终端；

喷涂步骤：所述控制终端接收到喷涂信号后，根据喷涂信号驱动伺服电机带动机械臂动作，以及根据喷涂信号驱动喷涂单元动作，进行喷涂作业。

2.根据权利要求1所述基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制方法，其特征在于：还包括模板预设步骤：采集并在识别终端预设定多个物体模板，其中每个物体模板包括X个子模板，每个子模板的采集角度相差360/X°；

在所述识别步骤中，所述识别终端将目标图像与每个物体模板的X个子模板进行匹配，找到与所述目标图像最接近的物体模板。

3.根据权利要求1所述基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制方法，其特征在于，所述识别步骤中的识别点距离判断具体为：

预设值距离阈值和数量阈值；

将目标图像的边框上的识别特征以及其余识别特征组合成第一识别点，根据第一识别点找出所述物体模板上与所述第一识别点所对应的第二识别点；

获取所述第一识别点和与其对应的第二识别点之间的距离，判断所有第一识别点和与其对应的第二识别点之间的距离是否大于距离阈值，若满足，则获取满足距离阈值的第一识别点的数量，并判断数量是否大于数量阈值；若满足则将该物体模板设为识别模板；若不满足则对所述物体模板进行位姿调整，直到满足距离阈值的第一识别点的数量大于数量阈值，将位姿调整后的物体模板设为识别模板。

4.根据权利要求3所述基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制方法，其特征在于，所述识别步骤中的位姿调整具体为：

将所述第一识别点与第二识别点代入至变化矩阵中，进行位姿调整，得到修正物体模板；

其中，变化矩阵包括平移矩阵以及旋转矩阵；

首先将第一识别点的坐标与第二识别点的坐标代入下面的公式(1)中：

其中R为旋转矩阵，

为平移矩阵，q_i和p_i分别为相关联的第一识别特征点与第二识别特征点的坐标，n_i为特征向量，i为大于1的自然整数，ε为变化矩阵；

随后获取第一识别点与第二识别点中最小的偏转的角度r，将最小的偏转角度r代入到下面公式(2)中，计算得到旋转矩阵R的最小值，其中公式(2)如下所示：

将旋转矩阵R的最小值代回至公式(1)中，得到公式(3)：

其中c_i＝p_i×n_i；

对公式(3)求偏导，并转化为线型方程求出最小偏转的角度r、最小的水平偏移量x和最小垂直偏移量y，其过程如下：

偏导公式(4)如下：

转化为线型方程求出最小偏转的角度r、最小的水平偏移量x和最小垂直偏移量y的过程如下：

5.根据权利要求1所述基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制方法，其特征在于：所述机械臂喷涂机构包括N个机械臂和N个控制终端，所述机械臂与所述控制终端一一对应，每个机械臂均被赋予唯一的机械臂编号，每个控制终端均被赋予唯一的控制编号；

所述识别步骤具体为：在确认识别模板后，识别终端分别计算不同机械臂编号的机械臂与采集终端之间的角度和距离，得到所有机械臂对应的喷涂单元的喷涂区域和和喷涂颜色，根据喷涂区域和喷涂颜色分别生成喷涂信号，并将喷涂信号发送到对应的控制编号的控制终端。

6.一种基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制系统，其特征在于：机械臂喷涂机构与控制管理机构通信连接；所述机械臂喷涂机构包括机械臂、控制终端、伺服电机和喷涂单元，所述机械臂通过伺服电机驱动；所述控制管理机构包括采集终端和识别终端；

机械臂喷涂控制系统包括采集模块、识别模块和喷涂模块；

所述采集模块用于通过所述采集终端转向目标物体，并采集目标物体的当前位置的目标图像后发送到所述识别终端；

所述识别模块用于通过所述识别终端确认目标图像，并从多个物体模板中找到与所述目标图像最接近的物体模板，并与目标图像做识别点距离判断；还用于若满足则将该物体模板设为识别模板；还用于若不满足则对所述物体模板进行位姿调整，将位姿调整后的物体模板设为识别模板；还用于根据识别模板得到目标物体的喷涂颜色和喷涂区域，生成喷涂信号，发送到机械臂喷涂机构的控制终端；

所述喷涂模块用于通过所述控制终端接收到喷涂信号后，根据喷涂信号驱动伺服电机带动机械臂动作，还用于根据喷涂信号驱动喷涂单元动作，进行喷涂作业。

7.根据权利要求6所述基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制系统，其特征在于：还包括模板预设模块，所述模板预设模块用于采集并在识别终端预设定多个物体模板，其中每个物体模板包括X个子模板，每个子模板的采集角度相差360/X°；

所述识别模块还用于通过所述识别终端将目标图像与每个物体模板的X个子模板进行匹配，找到与所述目标图像最接近的物体模板。

8.根据权利要求6所述基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制系统，其特征在于：所述识别模块还用于预设值距离阈值和数量阈值；

还用于将目标图像的边框上的识别特征以及其余识别特征组合成第一识别点，还用于根据第一识别点找出所述物体模板上与所述第一识别点所对应的第二识别点；

还用于获取所述第一识别点和与其对应的第二识别点之间的距离，还用于判断所有第一识别点和与其对应的第二识别点之间的距离是否大于距离阈值，还用于若满足则获取满足距离阈值的第一识别点的数量，并判断数量是否大于数量阈值；还用于若满足则将该物体模板设为识别模板；还用于若不满足则对所述物体模板进行位姿调整，直到满足距离阈值的第一识别点的数量大于数量阈值，还用于将位姿调整后的物体模板设为识别模板。

9.根据权利要求8所述基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制系统，其特征在于：所述识别模块还用于将所述第一识别点与第二识别点代入至变化矩阵中，进行位姿调整，得到修正物体模板；

其中，变化矩阵包括平移矩阵以及旋转矩阵；

首先将第一识别点的坐标与第二识别点的坐标代入下面的公式(1)中：

其中R为旋转矩阵，

为平移矩阵，q_i和p_i分别为相关联的第一识别特征点与第二识别特征点的坐标，n_i为特征向量，i为大于1的自然整数，ε为变化矩阵；

随后获取第一识别点与第二识别点中最小的偏转的角度r，将最小的偏转角度r代入到下面公式(2)中，计算得到旋转矩阵R的最小值，其中公式(2)如下所示：

将旋转矩阵R的最小值代回至公式(1)中，得到公式(3)：

其中c_i＝p_i×n_i；

对公式(3)求偏导，并转化为线型方程求出最小偏转的角度r、最小的水平偏移量x和最小垂直偏移量y，其过程如下：

偏导公式(4)如下：

转化为线型方程求出最小偏转的角度r、最小的水平偏移量x和最小垂直偏移量y的过程如下：

10.根据权利要求6所述基于高效性能伺服驱动的机械臂喷涂控制系统，其特征在于：所述机械臂喷涂机构包括N个机械臂和N个控制终端，所述机械臂与所述控制终端一一对应，每个机械臂均被赋予唯一的机械臂编号，每个控制终端均被赋予唯一的控制编号；

所述识别模块还用于在确认识别模板后，通过识别终端分别计算不同机械臂编号的机械臂与采集终端之间的角度和距离，得到所有机械臂对应的喷涂单元的喷涂区域和和喷涂颜色；还用于根据喷涂区域和喷涂颜色分别生成喷涂信号，并将喷涂信号发送到对应的控制编号的控制终端。

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