CN115829963A - 一种等离子喷涂图像数据识别分析方法和系统 - Google Patents
一种等离子喷涂图像数据识别分析方法和系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种等离子喷涂图像数据识别分析方法和系统，用于生成待喷涂产品的算法模板，包括图像采集模块，图像分析模块，图像空间处理模块，算法处理模块，算法模板数据库，数据存储器，算法输出端口。当算法模板数据库中没有待喷涂产品的算法模板，所述算法处理模块基于三维模型、约束条件和预设策略生成待喷涂产品的喷涂算法，并保存为待喷涂产品的几何构型对应的算法模板。通过对等离子喷涂图像数据的识别和分析，分析后规划输出的数据，准确度高，喷涂作业的路径规划更加准确，降低了生产的错误喷涂率，提高了整体喷涂效率和喷涂质量；同时图像识别准确度高，大大提高了工作效率，降低了人工作业的成本。
Description
技术领域
本发明属于计算机技术领域，尤其涉及一种等离子喷涂图像数据识别分析方法和系统。
背景技术
随着科技的发展，热喷涂工艺技术也在不断提高。而热喷涂工艺中最常用的便是大气等离子喷涂(APS)，也称等离子喷涂。等离子喷涂是通过采用等离子电弧作为热源，在大气的环境下，将陶瓷、金属、合金等材料加热至熔融状态，并以高速高能的形式冲击产品表面，形成牢固的表面涂层。由于等离子喷涂产生的中心火焰温度可以高达20000℃，所以目前的等离子喷涂常使用机械手配合并使用自动化的方式进行喷涂。因此喷涂设备编程便成为自动化等离子喷涂中一个重要的步骤。
目前常采用的机器人编程方式为通过示教器示教，即使用连接在机器人控制柜上的控制盒完成对机器人程序的编写。但是该编程方式也存在以下缺点：(1)编程时需要占用设备作业时间，影响实际生产产能；(2)难以规划复杂的运动轨迹以及准确的直线运动；(3)对于使用者需要经过大量的培训才能熟练掌握示教工作；(4)在编程过程中容易出现使用不当导致机器人碰撞或损坏产品；(5)无法做到与外部其他设备同步操作，如转台旋转等。
目前还有一种机器人编程方式为离线编程，即通过三维建模，将机器人与工作环境建立在一个虚拟环境中，然后对机器人需要完成的任务进行离线规划与编程。但该种编程方式依旧存在以下问题：(1)需要熟练掌握离线编程软件；(2)无法自动生成程序，依旧需要在离线编程软件上编写程序。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种等离子喷涂图像数据识别分析方法，用于生成待喷涂产品的算法模板，包括：
图像采集模块采集待喷涂产品的图像数据，所述图像数据包括从摄像头采集的彩色RGB数据和激光雷达采集的深度数据；
图像分析模块对所述图像采集模块采集的图像数据进行三维重建得到三维模型，所述三维重建包括对彩色RGB数据和深度数据的位点匹配；
图像空间处理模块对所述三维模型进行构造分析，得到所述三维模型的位姿状态信息和几何构型；
算法模板数据库根据几何构型调取算法模板，并将调取的所述算法模块发送给算法处理模块；
数据存储器根据算法模板确定喷涂路径的喷枪路径起始点、路径点和终点；
所述算法处理模块基于约束条件输入，从所述算法模板数据库获取的算法模板、从所述数据存储器获取的起始点、路径点和终点生成待喷涂产品的喷涂算法；或者当所述算法模板数据库中没有待喷涂产品的算法模板，所述算法处理模块基于所述三维模型、所述约束条件和预设策略生成待喷涂产品的喷涂算法，并保存为待喷涂产品的几何构型对应的算法模板；
算法输出端口对所述算法处理模块生成的喷涂算法进行输出，所述喷涂算法用于控制喷枪对待喷涂产品进行喷涂，所述算法输出端口还包括控制端口，用于接收所述图像空间处理模块发送的修正待喷涂产品的位姿状态的请求。
其中，所述摄像头的采集区域范围与激光雷达的采集区域范围相同，所述采集区域范围为圆形，所述图像采集模块包含差分计算单元，所述差分计算单元用于对激光雷达采集到的深度数据做横向和纵向的差分处理，得到差分矩阵，当差分矩阵横向或纵向的单列数据均值超过阈值时，表明该列数据对应的位置出现图像突变，所述摄像头和激光雷达缩小的采集区域范围至将所述图像突变位置排除在采集区域的范围以外，并将缩小采集区域范围后的摄像头和激光雷达采集的图像数据发送至图像空间处理模块。
其中，所述图像空间处理模块对待喷涂产品的位姿状态信息分析，确定该待喷涂产品在摄像头采集图像的边缘处对应的深度信息是否呈现中心对称，否则图像空间处理模块根据当前深度信息向控制端口发出位姿调整指令，请求修正待喷涂产品的位姿状态。
其中，所述图像空间处理模块基于深度信息确定所述图像数据采集区域的半径R，所述图像数据采集区域为所述喷枪最大可喷涂的区域。
其中，所述算法处理模块基于三维模型、约束条件和预设策略生成待喷涂产品的喷涂算法，包括：
所述约束条件包括待喷涂产品的喷涂厚度范围，所述喷涂厚度范围为标准送粉量ug/min对应的标准厚度进行上下浮动的范围，上下浮动的范围可由用户选择作为约束条件，所述喷涂厚度范围为[β1，β2]；
所述预设策略基于所述约束条件，所述喷枪的送粉量Kg/min，所述喷枪的喷枪口的最大喷射角度θ，所述图像数据采集区域的半径R。
其中，所述算法处理模块基于三维模型、约束条件和预设策略生成待喷涂产品的喷涂算法，包括：
步骤一，确定喷枪最大可喷涂的区域所对应的喷枪所需覆盖的角度范围α，所述α为喷枪口和采集区域圆心的连线与喷枪口与圆形采集区域边缘的连线之间的夹角，α＝θ；
步骤二，确定所述喷枪口距离待喷涂产品表面的垂直距离H：
tanα＝R/H,H＝R/tanα；
步骤三，所述喷枪出粉时的出粉量在喷枪口最大喷射角度θ的各个方向上出粉均匀，建立喷枪最大可喷涂的区域的喷粉模型，所述喷枪的送粉量Kg/min所述喷涂厚度范围为标准送粉量ug/min，将喷枪口的最大喷射角度θ划分为K/u等份，令M＝K/u，在每一份角度对应的喷枪覆盖区域内获得的喷粉量相同，多份喷枪覆盖区域最内层为圆形区域，往外为环形区域，最外层为外周长和图像采集区域周长相同的环形区域；
步骤四，确定喷枪旋转的角速度wA模型：
基于每一份角度对应的喷枪覆盖区域内获得的喷粉量相同的假设，最外层的环状区域和中心圆形区域获得的喷粉量相同，设所述最外层的环形区域的大圆半径R减小圆半径R′的差值为ΔR＝R-R′,所述最内层的半径为ΔC，计算得到：
最外层区域获得的单位面积喷粉量X为：
最内层区域获得的单位面积喷粉量Y为：
由于喷枪喷粉时间对喷粉量的影响远大于喷洒角度造成的喷粉大小差异，在半径为R的圆形覆盖区域内圆心所收到的喷粉时间最长，对此设定约束一：
约束一，
在所述约束一的限制下确定喷枪旋转的角速度wA的范围。
其中，所述算法处理模块基于三维模型、约束条件和预设策略生成待喷涂产品的喷涂算法，还包括：
步骤五，确定喷枪的路径和喷涂位点根据喷枪喷涂位点，以及对喷枪旋转的角速度wA进行约束：
喷枪在旋转一周喷涂后，以Rm为长度进行平移，平移方向为水平或垂直，所述Rm＝R+0.1毫米，所述喷枪从最靠左下角的第一位点开始沿Z字形平移到下一位点，直到在所有位点上完成喷涂；
所有区域最少会被喷涂两层，最多可以被喷涂四层，为简化模型，检测喷涂点在单次位点喷涂时的等效模型被确定为
由此可以引入多位点的喷涂重叠的约束二和约束三：
约束二，
约束三，
在约束一、约束二、约束三的限制下确定喷枪旋转的角速度wA的范围。
其中，在约束一、约束二、约束三的限制下确定喷枪旋转的角速度wA的范围中选择角速度wA的值，所述角速度wA的值由基于材料特性的预设的方案确定。
其中，在所述喷枪按照位点对待喷涂产品全部进行喷涂后，在喷涂区域的边缘位置再进行补喷，所述补喷的起始位点喷涂区域左下角，所述喷枪从起始位点开始补喷，所述喷枪按照预设平移距离逆时针运动到下一个补喷位点进行补喷，所述预设平移距离为Rm，直至完成喷涂区域全部边缘的补喷。
本发明还提出了一种等离子喷涂图像数据识别分析系统，其特征在于，所述系统包括：逻辑电路和输入输出接口；其中，
所述输入输出接口，用于接收代码指令并传输至所述逻辑电路；
所述逻辑电路用于运行所述代码指令以执行前述的方法。
与现有技术相比，本发明的方法通过对等离子喷涂图像数据的识别和分析，分析后规划输出的数据，准确度高，喷涂作业的路径规划更加准确，降低了生产的错误喷涂率，提高了整体喷涂效率和喷涂质量；同时图像识别准确度高，大大提高了工作效率，降低了人工作业的成本。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
图1是示出根据本发明实施例的一种等离子喷涂图像数据识别分析方法；
图2是示出根据本发明实施例的一种喷枪口和非平面待喷涂产品之间的位置关系；
图3是示出喷枪口和平面待喷涂产品表面的侧视图几何关系；
图4是示出本发明的相邻位点重叠喷射区域之间的关系；
图5是示出根据本发明实施例的一种喷枪Z字形走线示意；
图6是示出本发明的单点喷涂区域和喷枪最大喷射角度θ对应区域之间的几何关系。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述……，但这些……不应限于这些术语。这些术语仅用来将……区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一……也可以被称为第二……，类似地，第二……也可以被称为第一……。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。
下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。
实施例一、
如图1所示，一种等离子喷涂图像数据识别分析方法，用于生成待喷涂产品的算法模板，包括：
图像采集模块采集待喷涂产品的图像数据，所述图像数据包括从摄像头采集的彩色RGB数据和激光雷达采集的深度数据；
图像分析模块对所述图像采集模块采集的图像数据进行三维重建得到三维模型，所述三维重建包括对彩色RGB数据和深度数据的位点匹配；
图像空间处理模块对所述三维模型进行构造分析，得到所述三维模型的位姿状态信息和几何构型；
算法模板数据库根据几何构型调取算法模板，并将调取的所述算法模块发送给算法处理模块；
数据存储器根据算法模板确定喷涂路径的喷枪路径起始点、路径点和终点；
所述算法处理模块基于约束条件输入，从所述算法模板数据库获取的算法模板、从所述数据存储器获取的起始点、路径点和终点生成待喷涂产品的喷涂算法；或者当所述算法模板数据库中没有待喷涂产品的算法模板，所述算法处理模块基于所述三维模型、所述约束条件和预设策略生成待喷涂产品的喷涂算法，并保存为待喷涂产品的几何构型对应的算法模板；
算法输出端口对所述算法处理模块生成的喷涂算法进行输出，所述喷涂算法用于控制喷枪对待喷涂产品进行喷涂，所述算法输出端口还包括控制端口，用于接收所述图像空间处理模块发送的修正待喷涂产品的位姿状态的请求。
在某一实施例中，所述摄像头的采集区域范围与激光雷达的采集区域范围相同，所述采集区域范围为圆形，所述图像采集模块包含差分计算单元，所述差分计算单元用于对激光雷达采集到的深度数据做横向和纵向的差分处理，得到差分矩阵，当差分矩阵横向或纵向的单列数据均值超过阈值时，表明该列数据对应的位置出现图像突变，所述摄像头和激光雷达缩小的采集区域范围至将所述图像突变位置排除在采集区域的范围以外，并将缩小采集区域范围后的摄像头和激光雷达采集的图像数据发送至图像空间处理模块。
在某一实施例中，所述图像空间处理模块对待喷涂产品的位姿状态信息分析，确定该待喷涂产品在摄像头采集图像的边缘处对应的深度信息是否呈现中心对称，否则图像空间处理模块根据当前深度信息向控制端口发出位姿调整指令，请求修正待喷涂产品的位姿状态。
比如，摄像头的采集图像一般为圆形区域，此时就可以检测圆形区域的边缘，即一个圆周上的深度信息是否呈现中心对称，具体可以是任一直径上在圆周上相交的两点，这两点对应的雷达采集到的深度信息值理想情况下应当相等，实际中可能因为设备精度问题，允许两者在一个非常小的误差范围内基本相同。
对深度数据处理反馈调整待喷涂产品的位姿，可以使得喷涂面正对喷枪，使得喷涂更加均匀。
在某一实施例中，所述图像空间处理模块基于深度信息确定所述图像数据采集区域的半径R，所述图像数据采集区域为所述喷枪最大可喷涂的区域。
在某一实施例中，所述算法处理模块基于三维模型、约束条件和预设策略生成待喷涂产品的喷涂算法，包括：
所述约束条件包括待喷涂产品的喷涂厚度范围，所述喷涂厚度范围为标准送粉量ug/min对应的标准厚度进行上下浮动的范围，上下浮动的范围可由用户选择作为约束条件，所述喷涂厚度范围为[β1，β2]；
所述预设策略基于所述约束条件，所述喷枪的送粉量Kg/min，所述喷枪的喷枪口的最大喷射角度θ，所述图像数据采集区域的半径R。
其中，所述算法处理模块基于三维模型、约束条件和预设策略生成待喷涂产品的喷涂算法，包括：
步骤一，确定喷枪最大可喷涂的区域所对应的喷枪所需覆盖的角度范围α，所述α为喷枪口和采集区域圆心的连线与喷枪口与圆形采集区域边缘的连线之间的夹角，α＝θ；
步骤二，确定所述喷枪口距离待喷涂产品表面的垂直距离H：
tanα＝R/H,H＝R/tanα；
步骤三，所述喷枪出粉时的出粉量在喷枪口最大喷射角度θ的各个方向上出粉均匀，建立喷枪最大可喷涂的区域的喷粉模型，所述喷枪的送粉量K g/min，所述喷涂厚度范围为标准送粉量u g/min，将喷枪口的最大喷射角度θ划分为K/u等份，令M＝K/u，在每一份角度对应的喷枪覆盖区域内获得的喷粉量相同，多份喷枪覆盖区域最内层为圆形区域，往外为环形区域，最外层为外周长和图像采集区域周长相同的环形区域；
由于本发明中使用的喷枪的送粉量是可调节的，通过调节阀门的大小可以调整送粉量的大小，通常情况下，在喷涂过程中，可以将喷枪送粉量调整为标准送粉量的整数倍，如2倍或者是3倍，以便更好地对喷涂中出粉量进行调整，控制喷涂效果。
步骤四，确定喷枪旋转的角速度wA模型：
基于每一份角度对应的喷枪覆盖区域内获得的喷粉量相同的假设，最外层的环状区域和中心圆形区域获得的喷粉量相同，设所述最外层的环形区域的大圆半径R减小圆半径R′的差值为ΔR＝R-R′,所述最内层的半径为ΔC，计算得到：
最外层区域获得的单位面积喷粉量X为：
最内层区域获得的单位面积喷粉量Y为：
由于喷枪喷粉时间对喷粉量的影响远大于喷洒角度造成的喷粉大小差异，在半径为R的圆形覆盖区域内圆心所收到的喷粉时间最长，对此设定约束一：
约束一，
在所述约束一的限制下确定喷枪旋转的角速度wA的范围。
喷枪喷粉时间的长短造成了喷粉量的影响是大于由于被喷涂表明离喷枪口的距离、角度上的差异或者是被喷涂表面的纹路、凹凸造成的影响，且在前面的图像空间处理模块已经对位姿进行调整、图像采集模块已经根据差分排除了较大角度变化的形状的情况下，由于喷涂范围是和图像采集范围一致，这时候范围内不会有被喷涂表明突变特别明显的位置。比如在对圆柱体测表面喷涂时，如果喷涂范围过大，会造成喷涂材料的浪费，也会造成喷涂的不均匀，但是整体上圆柱侧壁喷涂又是一个规则变化的图像，所以这个喷涂区域大小的确定可以适用于整个圆柱体侧壁产品的喷涂过程。
在某一实施例中，所述算法处理模块基于三维模型、约束条件和预设策略生成待喷涂产品的喷涂算法，还包括：
步骤五，确定喷枪的路径和喷涂位点根据喷枪喷涂位点，以及对喷枪旋转的角速度wA进行约束：
喷枪在旋转一周喷涂后，以Rm为长度进行平移，平移方向为水平或垂直，所述Rm＝R+0.1毫米，所述喷枪从最靠左下角的第一位点开始沿Z字形平移到下一位点，直到在所有位点上完成喷涂；
所有区域最少会被喷涂两层，最多可以被喷涂四层，为简化模型，检测喷涂点在单次位点喷涂时的等效模型被确定为
由此可以引入多位点的喷涂重叠的约束二和约束三：
约束二，
约束三，
在约束一、约束二、约束三的限制下确定喷枪旋转的角速度wA的范围。
可以理解为，将待喷涂区域划分为半径为Rm的N个圆形区域，任一圆形的圆形与相邻的圆形边轮廓都只间隔0.1毫米，也就避免各圆心位置被反复喷涂，而Z字形垂直方向的移动距离就是Rm。
所述喷枪头是可以做圆周旋转，本发明中喷枪在每一位点旋转一周，均匀进行喷涂，在本实施实施例中，喷枪旋转角度，即喷枪头和与喷涂表面垂直的法线之间的夹角为θ/2。
在某一实施例中，在约束一、约束二、约束三的限制下确定喷枪旋转的角速度wA的范围中选择角速度wA的值，所述角速度wA的值由基于材料特性的预设的方案确定。
在每一喷涂区域重复上述过程，直到整个喷涂产品都完成喷涂，这个产品可以在采集一次图像就可以完成喷涂，如平面结构的喷涂，也有可能需要采集很多次才能完成产品的喷涂，如立体结构的喷涂，在各个面上需要进行喷涂。
可以按照材料是否为美观、或者是功能作用确定选择喷涂的角速度方案，如果喷洒不宜显得过于厚重的美观用途的材料，可以将角速度选择范围内最大的减小喷洒量，如果为喷涂安全性能的材料，可以将角速度选择为范围内最小的增加喷洒量。
在某一实施例中，在所述喷枪按照位点对待喷涂产品全部进行喷涂后，在喷涂区域的边缘位置再进行补喷，所述补喷的起始位点喷涂区域左下角，所述喷枪从起始位点开始补喷，所述喷枪按照预设平移距离逆时针运动到下一个补喷位点进行补喷，所述预设平移距离为Rm，直至完成喷涂区域全部边缘的补喷。
(1)使用本发明完成机器人程序编写不占用设备作业时间，能避免与实际生产产生冲突。
(2)本发明操作简便，可自动生成程序，不需要专人进行程序编写，对于运动轨迹复杂的程序也可以做到轻松编写，减少编程人员负担。
(3)本发明可以做到与外部其他设备同步操作，避免实际生产时因与外部其他设备产生冲突，导致故障。
通过对等离子喷涂图像数据的识别和分析，分析后规划输出的数据，准确度高，喷涂作业的路径规划更加准确，降低了生产的错误喷涂率，提高了整体喷涂效率和喷涂质量；同时图像识别准确度高，大大提高了工作效率，降低了人工作业的成本。
实施例二、
本发明还提出了一种等离子喷涂图像数据识别分析系统，其特征在于，所述系统包括：逻辑电路和输入输出接口；其中，
所述输入输出接口，用于接收代码指令并传输至所述逻辑电路；
所述逻辑电路用于运行所述代码指令以执行前述的方法。
需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
以上介绍了本发明的较佳实施方式，旨在使得本发明的精神更加清楚和便于理解，并不是为了限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的修改、替换、改进，均应包含在本发明所附的权利要求概括的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种等离子喷涂图像数据识别分析方法，用于生成待喷涂产品的算法模板，包括：
图像采集模块采集待喷涂产品的图像数据，所述图像数据包括从摄像头采集的彩色RGB数据和激光雷达采集的深度数据；
图像分析模块对所述图像采集模块采集的图像数据进行三维重建得到三维模型，所述三维重建包括对彩色RGB数据和深度数据的位点匹配；
图像空间处理模块对所述三维模型进行构造分析，得到所述三维模型的位姿状态信息和几何构型；
算法模板数据库根据几何构型调取算法模板，并将调取的所述算法模板发送给算法处理模块；
数据存储器根据算法模板确定喷涂路径的喷枪路径起始点、路径点和终点；
所述算法处理模块基于约束条件输入，从所述算法模板数据库获取的算法模板、从所述数据存储器获取的起始点、路径点和终点生成待喷涂产品的喷涂算法；当所述算法模板数据库中没有待喷涂产品的算法模板，所述算法处理模块基于三维模型、约束条件和预设策略生成待喷涂产品的喷涂算法，并保存为待喷涂产品的几何构型对应的算法模板；
算法输出端口对所述算法处理模块生成的喷涂算法进行输出，所述喷涂算法用于控制喷枪对待喷涂产品进行喷涂，所述算法输出端口还包括控制端口，用于接收所述图像空间处理模块发送的修正待喷涂产品的位姿状态的请求。
2.如权利要求1所述的等离子喷涂图像数据识别分析方法，其特征在于，所述摄像头的采集区域范围与激光雷达的采集区域范围相同，所述采集区域范围为圆形，所述图像采集模块包含差分计算单元，所述差分计算单元用于对激光雷达采集到的深度数据做横向和纵向的差分处理，得到差分矩阵，当差分矩阵横向或纵向的单列数据均值超过阈值时，表明该列数据对应的位置出现图像突变，所述摄像头和激光雷达缩小的采集区域范围至将所述图像突变位置排除在采集区域的范围以外，并将缩小采集区域范围后的摄像头和激光雷达采集的图像数据发送至图像空间处理模块。
3.如权利要求1所述的等离子喷涂图像数据识别分析方法，其特征在于，所述图像空间处理模块对待喷涂产品的位姿状态信息分析，确定该待喷涂产品在摄像头采集图像的边缘处对应的深度信息是否呈现中心对称，否则图像空间处理模块根据当前深度信息向控制端口发出位姿调整指令，请求修正待喷涂产品的位姿状态。
4.如权利要求2所述的等离子喷涂图像数据识别分析方法，其特征在于，所述图像空间处理模块基于深度信息确定所述图像数据采集区域的半径R，所述图像数据采集区域为所述喷枪最大可喷涂的区域。
5.如权利要求4所述的等离子喷涂图像数据识别分析方法，其特征在于，所述算法处理模块基于三维模型、约束条件和预设策略生成待喷涂产品的喷涂算法，包括：
所述约束条件包括待喷涂产品的喷涂厚度范围，所述喷涂厚度范围为标准送粉量ug/min对应的标准厚度进行上下浮动的范围，上下浮动的范围可由用户选择作为约束条件，所述喷涂厚度范围为[β1，β2]；
所述预设策略基于所述约束条件，所述喷枪的送粉量Kg/min，所述喷枪的喷枪口的最大喷射角度θ，所述图像数据采集区域的半径R。
6.如权利要求5所述的等离子喷涂图像数据识别分析方法，其特征在于，所述算法处理模块基于三维模型、约束条件和预设策略生成待喷涂产品的喷涂算法，包括：
步骤一，确定喷枪最大可喷涂的区域所对应的喷枪所需覆盖的角度范围α，所述α为喷枪口和采集区域圆心的连线与喷枪口与圆形采集区域边缘的连线之间的夹角，α＝θ；
步骤二，确定所述喷枪口距离待喷涂产品表面的垂直距离H：
tanα＝R/H，H＝R/tanα；
步骤三，所述喷枪出粉时的出粉量在喷枪口最大喷射角度θ的各个方向上出粉均匀，建立喷枪最大可喷涂的区域的喷粉模型，所述喷枪的送粉量Kg/min，所述喷涂厚度范围为标准送粉量ug/min，将喷枪口的最大喷射角度θ划分为K/u等份，令M＝K/u，在每一份角度对应的喷枪覆盖区域内获得的喷粉量相同，多份喷枪覆盖区域最内层为圆形区域，往外为环形区域，最外层为外周长和图像采集区域周长相同的环形区域；
步骤四，确定喷枪旋转的角速度wA模型：
基于每一份角度对应的喷枪覆盖区域内获得的喷粉量相同的假设，最外层的环状区域和中心圆形区域获得的喷粉量相同，设所述最外层的环形区域的大圆半径R减小圆半径R′的差值为ΔR＝R-R′，所述最内层的半径为ΔC，计算得到：
最外层区域获得的单位面积喷粉量X为：
最内层区域获得的单位面积喷粉量Y为：
由于喷枪喷粉时间对喷粉量的影响远大于喷洒角度造成的喷粉大小差异，在半径为R的圆形覆盖区域内圆心所收到的喷粉时间最长，对此设定约束一：
约束一，
在所述约束一的限制下确定喷枪旋转的角速度wA的范围。
7.如权利要求6所述的等离子喷涂图像数据识别分析方法，其特征在于，所述算法处理模块基于三维模型、约束条件和预设策略生成待喷涂产品的喷涂算法，还包括：
步骤五，确定喷枪的路径和喷涂位点根据喷枪喷涂位点，以及对喷枪旋转的角速度wA进行约束：
喷枪在旋转一周喷涂后，以Rm为长度进行平移，平移方向为水平或垂直，所述Rm＝R+0.1毫米，所述喷枪从最靠左下角的第一位点开始沿Z字形平移到下一位点，直到在所有位点上完成喷涂；
所有区域最少会被喷涂两层，最多可以被喷涂四层，为简化模型，检测喷涂点在单次位点喷涂时的等效模型被确定为
由此可以引入多位点的喷涂重叠的约束二和约束三：
约束二，
约束三，
在约束一、约束二、约束三的限制下确定喷枪旋转的角速度wA的范围。
8.如权利要求7所述的等离子喷涂图像数据识别分析方法，其特征在于，在约束一、约束二、约束三的限制下确定喷枪旋转的角速度wA的范围中选择角速度wA的值，所述角速度wA的值由基于材料特性的预设的方案确定。
9.如权利要求1所述的等离子喷涂图像数据识别分析方法，其特征在于，在所述喷枪按照位点对待喷涂产品全部进行喷涂后，在喷涂区域的边缘位置再进行补喷，所述补喷的起始位点喷涂区域左下角，所述喷枪从起始位点开始补喷，所述喷枪按照预设平移距离逆时针运动到下一个补喷位点进行补喷，所述预设平移距离为Rm，直至完成喷涂区域全部边缘的补喷。
10.一种等离子喷涂图像数据识别分析系统，其特征在于，所述系统包括：逻辑电路和输入输出接口；其中，
所述输入输出接口，用于接收代码指令并传输至所述逻辑电路；
所述逻辑电路用于运行所述代码指令以执行如权利要求1-9中任一项的方法。
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