CN116852374A - 一种基于机器视觉的智能机器人控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器视觉技术领域，具体为一种基于机器视觉的智能机器人控制系统，该智能机器人控制系统包括图像获取模块、图像位置分析模块、喷涂路径规划模块、喷涂操作模块、喷涂操作控制模块、喷涂效果监测处理模块、管理数据库，本系统通过对喷涂操作进行路线规划避障，确保了机器人能够正常完成喷涂任务，通过分析喷枪的喷涂角度和喷枪压力值，并根据喷枪压力值对应的喷涂面积实时调整喷枪压力值，提高喷涂作业的整体效率和喷涂质量，通过对涂料厚度差异值和亮度差异值的检测筛选出喷涂不合格区域，并对不合格区域进行补喷操作，确保了涂层的厚度和颜色符合预设要求、达到质量标准，提高了喷涂作业的质量控制和效率。

Description

一种基于机器视觉的智能机器人控制系统

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域，具体而言，是一种基于机器视觉的智能机器人控制系统。

背景技术

近年来，随着工业自动化的发展和智能制造的兴起，机器人在各个领域的应用越来越广泛，智能机器人控制系统的目标是实现高效、精确、安全且可靠的机器人操作和任务执行，这种控制系统在自动化喷涂方向具有广泛的应用。

然而，现有的智能机器人控制系统存在一些缺陷，限制了其实际应用的发展，以下是几个主要的缺陷：一、智能机器人在喷涂过程中，可能存在精度和稳定性方面的问题，由于喷涂过程对于精确的位置控制要求较高，喷涂精度和稳定性不高，这可能导致涂层的厚度不均匀或涂覆面积不准确，从而影响最终的喷涂质量；同时现有的智能喷涂作业机器人控制系统受限于预设的程序或路径，无法适应变化多样的工作环境和工件形状。这使得其适用范围受到一定的限制。

二、喷涂控制不准确，智能喷涂作业机器人需要准确地控制喷涂速度、喷涂量、喷涂角度等参数，根据目标表面的特征进行喷枪压力调，以确保均匀的涂装效果，尽管现有的控制系统能够实现机器人的基本运动控制，但在喷涂过程中的精确控制上仍有改进的空间，现有控制系统在喷枪压力、涂料厚度以及涂料的均匀性等方面，控制系统可能存在一定的误差，需要额外的人工干预来进行调整和纠正喷涂控制不准确。

三、缺乏适应性：现有系统在适应性方面存在局限性，难以灵活地应对不同喷涂需求，在喷涂路径规划和控制方面存在较大挑战，缺乏有效的避障机制，机器人无法在工作过程中识别并避免与障碍物的碰撞，这可能导致机器人与工件、设备或其他物体发生意外碰撞，可能造成损坏或安全风险。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种基于机器视觉的智能机器人控制系统，该智能机器人控制系统包括：图像获取模块，用于扫描和识别待喷涂的目标表面，并获得待喷涂目标的图像，将其记为待喷涂信息图像。

图像位置分析模块，用于根据获得的待喷涂信息图像为待喷涂目标建立三维模型，并获取待喷涂目标的表面形状、面积和喷涂距离。

喷涂路径规划模块，用于对待喷涂目标进行辐射强度值检测，进而分析识别是否存在障碍物从而根据待喷涂目标的位置进行喷涂路径规划，将规划后的喷涂路径记为最优喷涂路径。

喷涂操作模块，用于按照规划后的最优喷涂路径对待喷涂目标进行喷涂操作。

喷涂操作控制模块，包括喷涂控制单元和移动控制单元，喷涂控制单元用于根据待喷涂目标的表面形状、面积、喷涂距离进而分析获得喷涂操作时喷枪的喷涂角度和喷枪压力值，移动控制单元用于通过喷涂操作时喷枪压力值获得对应的喷涂面积，并根据喷枪压力值对应的喷涂面积实时调整喷枪压力值。

喷涂效果监测处理模块，用于将完成喷涂的目标记为已喷涂目标，通过对已喷涂目标的涂料厚度、颜色亮度进行监测，分析获得已喷涂目标的涂料厚度差异值和亮度差异值，并根据涂料厚度差异值、亮度差异值和预设的涂料厚度差异值阈值、亮度差异值阈值的比对结果筛选出各涂料厚度不合格区域和各亮度不合格区域，并对各涂料厚度不合格区域和各亮度不合格区域进行补喷操作。

管理数据库，用于存储喷枪圆形喷嘴的半径、标准涂料厚度、喷涂路径、单位时间内标准喷涂速度、各待喷涂目标需要喷涂的面积等级所对应的喷枪喷涂面积。

优选的，所述获取待喷涂目标的表面形状、面积、喷涂距离的获取方法包括以下步骤：第一步，根据待喷涂信息图像为待喷涂目标建立三维模型并提取待喷涂目标的外形轮廓，获得待喷涂目标外形轮廓上各顶点的坐标记为(x_j,y_j)，j表示待喷涂目标外形轮廓上的第j个顶点，j＝1,2,...,q，通过公式获得待喷涂目标需要喷涂的面积A，x_j+1和y_j+1分别表示待喷涂目标外形轮廓上第j+1个顶点的横坐标和竖坐标，将待喷涂目标需要喷涂的面积划分为若干个等面积的子区域，并按预定顺序进行编号，将各子区域的编号依次编号为1,2,...,i,...,k。

第二步，向待喷涂目标的各子区域上平行投射红外线信号，并观察光线的回弹情况，若红外线信号投射后回弹角度均保持平行，则判定待喷涂目标表面为平面，测量红外线信号从发射到遇到待喷涂目标各子区域后反射回来并被接收器接收到的时间，通过将各子区域的测距时间和预设的红外线信号传输速度相乘，得到得到待喷涂目标和喷头之间的距离，作为待喷涂目标的喷涂距离，将其记为d，若红外线信号投射后回弹角度有偏差，则判定待喷涂目标表面为有弧度弧形面，执行第三步。

第三步，获取弧形面弧形的半径、圆心坐标和喷枪的位置坐标，将圆心坐标和喷枪的位置坐标分别记为(x_圆心,y_圆心)和(x_喷枪,y_喷枪)，通过公式获得弧形面弧形的切点坐标(x_切点,y_切点)，R表示弧形面弧形半径，测量喷枪和弧形面弧形的切点之间的距离，作为待喷涂目标的喷涂距离，将其记为d。

优选的，所述最优喷涂路径的获取方法包括以下步骤：第一步，对待喷涂目标的各子区域进行辐射强度检测，将获得的辐射强度值记为δ_i，通过将各子区域的辐射强度值进行累加获得待喷涂目标的总辐射强度值，将待喷涂目标的总辐射强度值和预设的标准辐射强度值阈值进行比对，若待喷涂目标的总辐射强度值小于预设的标准辐射强度值阈值，则判定为待喷涂目标前存在障碍物，执行第二步，若待喷涂目标的总辐射强度值大于或等于预设的标准辐射强度值阈值，则判定为待喷涂目标前不存在障碍物，按照预设的喷涂路径进行喷涂操作，并将预设的喷涂路径记为最优喷涂路径。

第二步，通过公式获得待喷涂目标各子区域的辐射强度差异值将各子区域对应的辐射强度差异值和预设的辐射强度差异值阈值进行比对，若待喷涂目标某子区域对应的辐射强度差异值大于预设的辐射强度差异值阈值，则判定该子区域内不存在障碍物，继续检测其他子区域，若待喷涂目标某子区域对应的辐射强度差异值小于预设的辐射强度差异值阈值，则判定该子区域内存在障碍物，执行第三步。

第三步，获取障碍物的体积V_体积，以障碍物所在位置为圆心，以设定长度为半径作球，由此构建障碍物对应的危险空间区域，对喷枪与障碍物之间的距离进行检测，并将喷枪与障碍物之间的距离与障碍物对应的危险空间区域进行比对，将障碍物对应的危险空间区域所覆盖的距离记为危险距离，喷枪按照预设的喷涂路径进行喷涂操作，当进入危险距离时通过喷涂操作模块控制喷枪进行移动，并避开障碍物，同时控制喷涂控制单元对喷枪进行角度调节，进而实现喷枪对障碍物对应的位置进行喷涂操作，通过公式获得喷枪的转向角度，β表示为体积对转向角度影响修正系数，对障碍物对应的位置进行喷涂完成后将喷枪角度调节回设定的角度，继续按照设定路线对其他没有障碍物的区域进行喷涂，将规划避开障碍物的喷涂路径记为最优喷涂路径。

优选的，所述喷涂角度的获取方法为：当待喷涂目标的表面形状为平面时，则喷涂操作时喷枪的喷涂角度为当待喷涂目标的表面形状为有弧度的弧形面时，则根据待喷涂信息图像的三维模型，提取待喷涂目标的弧形面弧度R，通过喷涂角度的计算公式分析获得喷枪的喷涂角度θ_喷涂。

优选的，所述喷枪压力值及喷枪压力值对应的喷涂面积的获取方法为：第一步，通过公式分析获得喷枪的压力值P，τ_标准表示预设的标准涂料厚度，ν_标准表示预设的单位时间内标准喷涂速度，r表示喷枪圆形喷嘴的半径，/>表示涂料从喷枪入口流动到喷嘴出口时在管道中的摩擦损失修正系数。

第二步，将获得的喷枪压力值通过喷涂面积公式分析获得喷枪压力值对应的喷涂面积A_喷涂，η表示涂料的粘度。

优选的，所述实时调整喷枪压力值的具体执行过程为：对喷枪在喷涂过程中的喷涂面积进行实时监测，将其记为实时喷涂面积，将实时喷涂面积和获得的喷枪压力值对应的喷涂面积进行比对，调整喷枪压力值。

优选的，所述已喷涂目标的涂料厚度差异值和亮度差异值的具体分析方法包括以下步骤：第一步，将已喷涂目标的表面划分为若干个等面积的子区域，记为各喷涂子区域，并按预定顺序进行编号，将各喷涂子区域的编号依次编号为1,2,...,n,...,m。

第二步，通过对各喷涂子区域的涂料厚度进行检测，获得各喷涂子区域的涂料厚度，将各喷涂子区域的涂料厚度与预设的标准涂料厚度进行比对，通过预设的标准涂料厚度减去各喷涂子区域的涂料厚度，得到各喷涂子区域的涂料厚度差异值将各喷涂子区域的涂料厚度差异值和预设的涂料厚度差异值阈值进行比对，筛选出涂料厚度差异值超出涂料厚度差异值阈值的各喷涂子区域，将其记为各涂料厚度不合格区域。

第三步，对各喷涂子区域的颜色亮度进行检测，将各喷涂子区域的亮度值记为φ_n，对各喷涂子区域亮度值求取均值记为通过公式/>获得颜色亮度标准差，将颜色亮度标准差和预设的亮度标准差阈值进行比较，如果超出亮度标准差阈值，则判定已喷涂目标存在喷涂不均匀情况，执行第四步，如果未超出亮度标准差阈值，则判定已喷涂目标不存在喷涂不均匀情况，记为合格喷涂目标。

第四步，通过将各喷涂子区域的亮度值与亮度平均值进行比较，得到各喷涂子区域对应的亮度差异值，并将各喷涂子区域对应的亮度差异值与预设的亮度差异值阈值进行比对，筛选出超出亮度差异值阈值的亮度差异值并进而获得亮度差异值对应的喷涂子区域，记为各亮度不合格区域。

优选的，所述补喷操作的具体分析方法包括以下步骤：根据筛选出的各涂料厚度不合格区域和各亮度不合格区域获得其所在位置，通过喷涂操作模块控制喷枪移动，进而实现喷枪对各涂料厚度不合格区域和各亮度不合格区域的所在位置进行二次喷涂。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：一、本系统通过根据待喷涂目标的形状、面积、喷涂距离进而分析获得喷涂操作时喷枪的喷涂角度和喷枪压力值，并通过根据喷枪压力值对应的喷涂面积实时调整喷枪压力值，确保了喷涂涂料均匀分布在目标表面上，避免了喷涂过度或喷涂不足的问题，从而实现更精确的喷涂效果，有助于提高喷涂质量，减少涂料的浪费和返工的需要，同时实时调整喷枪压力值也可以避免在喷涂过程中反复停下来进行调整，提高了效率，缩短了喷涂周期。

二、本系统通过对待喷涂目标进行辐射强度值检测，进而分析识别是否存在障碍物从而根据待喷涂目标的位置进行喷涂路径规来避开障碍物，防止了机器人、设备或其他物体的损坏，有助于保证机器人能够正常完成喷涂任务，避免因遇到障碍物而中断或无法完成喷涂作业。

三、本系统通过对涂料厚度差异值、亮度差异值和预设的涂料厚度差异值阈值、亮度差异值阈值进行比对，并根据比对结果筛选出喷涂不合格区域，进而对不合格区域进行补喷操作，在涂层表面存在不合格区域时及时进行补喷操作，可以避免整体涂层的重新喷涂或大面积修复，确保了涂层的厚度和颜色符合预设要求、达到质量标准，也有助于提高涂层的耐久性、附着力和其他性能指标。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明系统连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1所示，本发明提出一种基于机器视觉的智能机器人控制系统，包括图像获取模块、图像位置分析模块、喷涂路径规划模块、喷涂操作模块、喷涂操作控制模块、喷涂效果监测处理模块、管理数据库。

上述中管理数据库与图像位置分析模块、喷涂路径规划模块、喷涂操作控制模块、喷涂效果监测处理模块连接，图像位置分析模块与图像获取模块、喷涂路径规划模块连接，喷涂操作控制模块与喷涂路径规划模块、喷涂操作模块连接，喷涂操作模块与喷涂路径规划模块、喷涂效果监测处理模块连接。

图像获取模块，用于扫描和识别待喷涂的目标表面，并获得待喷涂目标的图像，将其记为待喷涂信息图像。

图像位置分析模块，用于根据获得的待喷涂信息图像为待喷涂目标建立三维模型，并获取待喷涂目标的表面形状、面积和喷涂距离。

所述获取待喷涂目标的表面形状、面积、喷涂距离的获取方法包括以下步骤：第一步，根据待喷涂信息图像为待喷涂目标建立三维模型并提取待喷涂目标的外形轮廓，获得待喷涂目标外形轮廓上各顶点的坐标记为(x_j,y_j)，j表示待喷涂目标外形轮廓上的第j个顶点，j＝1,2,...,q，通过公式获得待喷涂目标需要喷涂的面积A，x_j+1和y_j+1分别表示待喷涂目标外形轮廓上第j+1个顶点的横坐标和竖坐标，将待喷涂目标需要喷涂的面积划分为若干个等面积的子区域，并按预定顺序进行编号，将各子区域的编号依次编号为1,2,...,i,...,k。

第二步，向待喷涂目标的各子区域上平行投射红外线信号，并观察光线的回弹情况，若红外线信号投射后回弹角度均保持平行，则判定待喷涂目标表面为平面，测量红外线信号从发射到遇到待喷涂目标各子区域后反射回来并被接收器接收到的时间，通过将各子区域的测距时间和预设的红外线信号传输速度相乘，得到得到待喷涂目标和喷头之间的距离，作为待喷涂目标的喷涂距离，将其记为d，若红外线信号投射后回弹角度有偏差，则判定待喷涂目标表面为有弧度弧形面，执行第三步。

第三步，获取弧形面弧形的半径、圆心坐标和喷枪的位置坐标，将圆心坐标和喷枪的位置坐标分别记为(x_圆心,y_圆心)和(x_喷枪,y_喷枪)，通过公式获得弧形面弧形的切点坐标(x_切点,y_切点)，R表示弧形面弧形半径，测量喷枪和弧形面弧形的切点之间的距离，作为待喷涂目标的喷涂距离，将其记为d；通过测量切点距离，可以提供更准确的数据和参考点，更精确地定位和调整喷枪和弧形面之间的位置关系，确保了喷涂的准确性和一致性。

喷涂路径规划模块，用于对待喷涂目标进行辐射强度值检测，进而分析识别是否存在障碍物从而根据待喷涂目标的位置进行喷涂路径规划，将规划后的喷涂路径记为最优喷涂路径。

所述最优喷涂路径的获取方法包括以下步骤：第一步，对待喷涂目标的各子区域进行辐射强度检测，将获得的辐射强度值记为δ_i，通过将各子区域的辐射强度值进行累加获得待喷涂目标的总辐射强度值，将待喷涂目标的总辐射强度值和预设的标准辐射强度值阈值进行比对，若待喷涂目标的总辐射强度值小于预设的标准辐射强度值阈值，则判定为待喷涂目标前存在障碍物，执行第二步，若待喷涂目标的总辐射强度值大于或等于预设的标准辐射强度值阈值，则判定为待喷涂目标前不存在障碍物，按照预设的喷涂路径进行喷涂操作，并将预设的喷涂路径记为最优喷涂路径。

第二步，通过公式获得待喷涂目标各子区域的辐射强度差异值/>将各子区域对应的辐射强度差异值和预设的辐射强度差异值阈值进行比对，若待喷涂目标某子区域对应的辐射强度差异值大于预设的辐射强度差异值阈值，则判定该子区域内不存在障碍物，继续检测其他子区域，若待喷涂目标某子区域对应的辐射强度差异值小于预设的辐射强度差异值阈值，则判定该子区域内存在障碍物，执行第三步；通过将整个区域划分为子区域，并进行辐射强度监测，可以帮助确定障碍物在哪个具体子区域中，有助于准确定位和识别障碍物的位置，从而采取相应的措施进行处理。

第三步，获取障碍物的体积V_体积，以障碍物所在位置为圆心，以设定长度为半径作球，由此构建障碍物对应的危险空间区域，对喷枪与障碍物之间的距离进行检测，并将喷枪与障碍物之间的距离与障碍物对应的危险空间区域进行比对，将障碍物对应的危险空间区域所覆盖的距离记为危险距离，喷枪按照预设的喷涂路径进行喷涂操作，当进入危险距离时通过喷涂操作模块控制喷枪进行移动，并避开障碍物，同时控制喷涂控制单元对喷枪进行角度调节，进而实现喷枪对障碍物对应的位置进行喷涂操作，通过公式获得喷枪的转向角度，β表示为体积对转向角度影响修正系数，对障碍物对应的位置进行喷涂完成后将喷枪角度调节回设定的角度，继续按照设定路线对其他没有障碍物的区域进行喷涂，将规划避开障碍物的喷涂路径记为最优喷涂路径；通过调整喷枪的喷涂角度，可以确保涂料能够更好地覆盖目标表面，当遇到障碍物时，例如凹槽、角落或复杂形状的表面，调整角度可以使喷涂涂料能够更好地进入这些难以到达的区域，从而提高覆盖率和涂层的均匀性。

喷涂操作模块，用于按照规划后的最优喷涂路径对待喷涂目标进行喷涂操作。

喷涂操作控制模块，包括喷涂控制单元和移动控制单元，喷涂控制单元用于根据待喷涂目标的表面形状、面积、喷涂距离进而分析获得喷涂操作时喷枪的喷涂角度和喷枪压力值，移动控制单元用于通过喷涂操作时喷枪压力值获得对应的喷涂面积，并根据喷枪压力值对应的喷涂面积实时调整喷枪压力值。

所述喷涂角度的获取方法为：当待喷涂目标的表面形状为平面时，则喷涂操作时喷枪的喷涂角度为当待喷涂目标的表面形状为有弧度的弧形面时，则根据待喷涂信息图像的三维模型，提取待喷涂目标的弧形面弧度R，通过喷涂角度的计算公式分析获得喷枪的喷涂角度θ_喷涂。

所述喷枪压力值及喷枪压力值对应的喷涂面积的获取方法为：第一步，通过公式分析获得喷枪的压力值P，τ_标准表示预设的标准涂料厚度，ν_标准表示预设的单位时间内标准喷涂速度，r表示喷枪圆形喷嘴的半径，/>表示涂料从喷枪入口流动到喷嘴出口时在管道中的摩擦损失修正系数。

第二步，将获得的喷枪压力值通过喷涂面积公式分析获得喷枪压力值对应的喷涂面积A_喷涂，η表示涂料的粘度。通过根据喷枪压力值获得对应的喷涂面积，可以更加准确地控制涂层的厚度和均匀性，从而提高喷涂的质量。

所述实时调整喷枪压力值的具体执行过程为：对喷枪在喷涂过程中的喷涂面积进行实时监测，将其记为实时喷涂面积A_实时，将实时喷涂面积和获得的喷枪压力值对应的喷涂面积进行比对，调整喷枪压力值；如果实时喷涂面积小于获得的喷枪压力值对应的喷涂面积，则增加喷枪压力值，如果实时喷涂面积大于获得的喷枪压力值对应的喷涂面积，则减小喷枪压力值，通过公式获得需要减小或增大的喷枪压力值ΔP；根据实际的喷涂效果和反馈，不断优化调整喷枪压力值以匹配所需的喷涂面积，可以更精确地控制涂层的厚度和均匀性，避免出现厚度不均匀、流挂、滴流等问题。

喷涂效果监测处理模块，用于将完成喷涂的目标记为已喷涂目标，通过对已喷涂目标的涂料厚度、颜色亮度进行监测，分析获得已喷涂目标的涂料厚度差异值和亮度差异值，并根据涂料厚度差异值、亮度差异值和预设的涂料厚度差异值阈值、亮度差异值阈值的比对结果筛选出各涂料厚度不合格区域和各亮度不合格区域，并对各涂料厚度不合格区域和各亮度不合格区域进行补喷操作。

所述已喷涂目标的涂料厚度差异值和亮度差异值的具体分析方法包括以下步骤：第一步，将已喷涂目标的表面划分为若干个等面积的子区域，记为各喷涂子区域，并按预定顺序进行编号，将各喷涂子区域的编号依次编号为1,2,...,n,...,m。

第二步，通过对各喷涂子区域的涂料厚度进行检测，获得各喷涂子区域的涂料厚度，将各喷涂子区域的涂料厚度与预设的标准涂料厚度进行比对，通过预设的标准涂料厚度减去各喷涂子区域的涂料厚度，得到各喷涂子区域的涂料厚度差异值将各喷涂子区域的涂料厚度差异值和预设的涂料厚度差异值阈值进行比对，筛选出涂料厚度差异值超出涂料厚度差异值阈值的各喷涂子区域，将其记为各涂料厚度不合格区域；涂料的厚度差异值指的是在涂布过程中涂层厚度的变化程度，喷涂均匀的涂料应该具有较小的厚度差异值，通过控制涂料的厚度，可以获得更加均匀和一致的外观效果。

第三步，对各喷涂子区域的颜色亮度进行检测，将各喷涂子区域的亮度值记为φ_n，对各喷涂子区域亮度值求取均值记为通过公式/>获得颜色亮度标准差，将颜色亮度标准差和预设的亮度标准差阈值进行比较，如果超出亮度标准差阈值，则判定已喷涂目标存在喷涂不均匀情况，执行第四步，如果未超出亮度标准差阈值，则判定已喷涂目标不存在喷涂不均匀情况，记为合格喷涂目标。

第四步，通过将各喷涂子区域的亮度值与亮度平均值进行比较，得到各喷涂子区域对应的亮度差异值，并将各喷涂子区域对应的亮度差异值与预设的亮度差异值阈值进行比对，筛选出超出亮度差异值阈值的亮度差异值并进而获得亮度差异值对应的喷涂子区域，记为各亮度不合格区域。

所述补喷操作的具体分析方法包括以下步骤：根据筛选出的各涂料厚度不合格区域和各亮度不合格区域获得其所在位置，通过喷涂操作模块控制喷枪移动，进而实现喷枪对各涂料厚度不合格区域和各亮度不合格区域的所在位置进行二次喷涂；通过对涂料厚度差异值和亮度差异值的检测筛选出喷涂不合格区域，确保了涂层的厚度和颜色符合预设要求、达到质量标准，提高了喷涂作业的质量控制和效率。

管理数据库，用于存储喷枪圆形喷嘴的半径、标准涂料厚度、喷涂路径、单位时间内标准喷涂速度、各待喷涂目标需要喷涂的面积等级所对应的喷枪喷涂面积。

本系统通过对待喷涂目标的喷涂操作规划路线避障，确保了机器人能够正常完成喷涂任务，通过分析喷枪的喷涂角度和喷枪压力值，并根据喷枪压力值对应的喷涂面积实时调整喷枪压力值，提高喷涂作业的整体效率和喷涂质量，通过对涂料厚度差异值和亮度差异值的检测筛选出喷涂不合格区域，并对不合格区域进行补喷操作，确保了涂层的厚度和颜色符合预设要求、达到质量标准，提高了喷涂作业的质量控制和效率。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于机器视觉的智能机器人控制系统，其特征在于，包括：

图像获取模块，用于扫描和识别待喷涂的目标表面，并获得待喷涂目标的图像，将其记为待喷涂信息图像；

图像位置分析模块，用于根据获得的待喷涂信息图像为待喷涂目标建立三维模型，并获取待喷涂目标的表面形状、面积和喷涂距离；

喷涂路径规划模块，用于对待喷涂目标进行辐射强度值检测，进而分析识别是否存在障碍物从而根据待喷涂目标的位置进行喷涂路径规划，将规划后的喷涂路径记为最优喷涂路径；

喷涂操作模块，用于按照规划后的最优喷涂路径对待喷涂目标进行喷涂操作；

喷涂操作控制模块，包括喷涂控制单元和移动控制单元，喷涂控制单元用于根据待喷涂目标的表面形状、面积、喷涂距离进而分析获得喷涂操作时喷枪的喷涂角度和喷枪压力值，移动控制单元用于通过喷涂操作时喷枪压力值获得对应的喷涂面积，并根据喷枪压力值对应的喷涂面积实时调整喷枪压力值；

喷涂效果监测处理模块，用于将完成喷涂的目标记为已喷涂目标，通过对已喷涂目标的涂料厚度、颜色亮度进行监测，分析获得已喷涂目标的涂料厚度差异值和亮度差异值，并根据涂料厚度差异值、亮度差异值和预设的涂料厚度差异值阈值、亮度差异值阈值的比对结果筛选出各涂料厚度不合格区域和各亮度不合格区域，并对各涂料厚度不合格区域和各亮度不合格区域进行补喷操作；

管理数据库，用于存储喷枪圆形喷嘴的半径、标准涂料厚度、喷涂路径、单位时间内标准喷涂速度、各待喷涂目标需要喷涂的面积等级所对应的喷枪喷涂面积。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的智能机器人控制系统，其特征在于：所述获取待喷涂目标的表面形状、面积、喷涂距离的获取方法包括以下步骤：

第一步，根据待喷涂信息图像为待喷涂目标建立三维模型并提取待喷涂目标的外形轮廓，获得待喷涂目标外形轮廓上各顶点的坐标记为(x_j,y_j)，j表示待喷涂目标外形轮廓上的第j个顶点，j＝1,2,...,q，通过公式获得待喷涂目标需要喷涂的面积A，x_j+1和y_j+1分别表示待喷涂目标外形轮廓上第j+1个顶点的横坐标和竖坐标，将待喷涂目标需要喷涂的面积划分为若干个等面积的子区域，并按预定顺序进行编号，将各子区域的编号依次编号为1,2,...,i,...,k；

第二步，向待喷涂目标的各子区域上平行投射红外线信号，并观察光线的回弹情况，若红外线信号投射后回弹角度均保持平行，则判定待喷涂目标表面为平面，测量红外线信号从发射到遇到待喷涂目标各子区域后反射回来并被接收器接收到的时间，通过将各子区域的测距时间和预设的红外线信号传输速度相乘，得到得到待喷涂目标和喷头之间的距离，作为待喷涂目标的喷涂距离，将其记为d，若红外线信号投射后回弹角度有偏差，则判定待喷涂目标表面为有弧度弧形面，执行第三步；

第三步，获取弧形面弧形的半径、圆心坐标和喷枪的位置坐标，将圆心坐标和喷枪的位置坐标分别记为(x_圆心,y_圆心)和(x_喷枪,y_喷枪)，通过公式获得弧形面弧形的切点坐标(x_切点,y_切点)，R表示弧形面弧形半径，测量喷枪和弧形面弧形的切点之间的距离，作为待喷涂目标的喷涂距离，将其记为d。

3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的智能机器人控制系统，其特征在于：所述最优喷涂路径的获取方法包括以下步骤：

第一步，对待喷涂目标的各子区域进行辐射强度检测，将获得的辐射强度值记为δ_i，通过将各子区域的辐射强度值进行累加获得待喷涂目标的总辐射强度值，将待喷涂目标的总辐射强度值和预设的标准辐射强度值阈值进行比对，若待喷涂目标的总辐射强度值小于预设的标准辐射强度值阈值，则判定为待喷涂目标前存在障碍物，执行第二步，若待喷涂目标的总辐射强度值大于或等于预设的标准辐射强度值阈值，则判定为待喷涂目标前不存在障碍物，按照预设的喷涂路径进行喷涂操作，并将预设的喷涂路径记为最优喷涂路径；

第二步，通过公式获得待喷涂目标各子区域的辐射强度差异值/>将各子区域对应的辐射强度差异值和预设的辐射强度差异值阈值进行比对，若待喷涂目标某子区域对应的辐射强度差异值大于预设的辐射强度差异值阈值，则判定该子区域内不存在障碍物，继续检测其他子区域，若待喷涂目标某子区域对应的辐射强度差异值小于预设的辐射强度差异值阈值，则判定该子区域内存在障碍物，执行第三步；

第三步，获取障碍物的体积V_体积，以障碍物所在位置为圆心，以设定长度为半径作球，由此构建障碍物对应的危险空间区域，对喷枪与障碍物之间的距离进行检测，并将喷枪与障碍物之间的距离与障碍物对应的危险空间区域进行比对，将障碍物对应的危险空间区域所覆盖的距离记为危险距离，喷枪按照预设的喷涂路径进行喷涂操作，当进入危险距离时通过喷涂操作模块控制喷枪进行移动，并避开障碍物，同时控制喷涂控制单元对喷枪进行角度调节，进而实现喷枪对障碍物对应的位置进行喷涂操作，通过公式获得喷枪的转向角度，β表示为体积对转向角度影响修正系数，对障碍物对应的位置进行喷涂完成后将喷枪角度调节回设定的角度，继续按照设定路线对其他没有障碍物的区域进行喷涂，将规划避开障碍物的喷涂路径记为最优喷涂路径。

4.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的智能机器人控制系统，其特征在于：所述喷涂角度的获取方法为：当待喷涂目标的表面形状为平面时，则喷涂操作时喷枪的喷涂角度为当待喷涂目标的表面形状为有弧度的弧形面时，则根据待喷涂信息图像的三维模型，提取待喷涂目标的弧形面弧度R，通过喷涂角度的计算公式/>分析获得喷枪的喷涂角度θ_喷涂。

5.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的智能机器人控制系统，其特征在于：所述喷枪压力值及喷枪压力值对应的喷涂面积的获取方法为：

第一步，通过公式分析获得喷枪的压力值P，τ_标准表示预设的标准涂料厚度，ν_标准表示预设的单位时间内标准喷涂速度，r表示喷枪圆形喷嘴的半径，/>表示涂料从喷枪入口流动到喷嘴出口时在管道中的摩擦损失修正系数；

第二步，将获得的喷枪压力值通过喷涂面积公式分析获得喷枪压力值对应的喷涂面积A_喷涂，η表示涂料的粘度。

6.根据权利要求5所述的一种基于机器视觉的智能机器人控制系统，其特征在于：所述实时调整喷枪压力值的具体执行过程为：对喷枪在喷涂过程中的喷涂面积进行实时监测，将其记为实时喷涂面积，将实时喷涂面积和获得的喷枪压力值对应的喷涂面积进行比对，调整喷枪压力值。

7.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的智能机器人控制系统，其特征在于：所述已喷涂目标的涂料厚度差异值和亮度差异值的具体分析方法包括以下步骤：

第一步，将已喷涂目标的表面划分为若干个等面积的子区域，记为各喷涂子区域，并按预定顺序进行编号，将各喷涂子区域的编号依次编号为1,2,...,n,...,m；

第二步，通过对各喷涂子区域的涂料厚度进行检测，获得各喷涂子区域的涂料厚度，将各喷涂子区域的涂料厚度与预设的标准涂料厚度进行比对，通过预设的标准涂料厚度减去各喷涂子区域的涂料厚度，得到各喷涂子区域的涂料厚度差异值将各喷涂子区域的涂料厚度差异值和预设的涂料厚度差异值阈值进行比对，筛选出涂料厚度差异值超出涂料厚度差异值阈值的各喷涂子区域，将其记为各涂料厚度不合格区域；

第三步，对各喷涂子区域的颜色亮度进行检测，将各喷涂子区域的亮度值记为φ_n，对各喷涂子区域亮度值求取均值记为通过公式/>获得颜色亮度标准差，将颜色亮度标准差和预设的亮度标准差阈值进行比较，如果超出亮度标准差阈值，则判定已喷涂目标存在喷涂不均匀情况，执行第四步，如果未超出亮度标准差阈值，则判定已喷涂目标不存在喷涂不均匀情况，记为合格喷涂目标；

第四步，通过将各喷涂子区域的亮度值与亮度平均值进行比较，得到各喷涂子区域对应的亮度差异值，并将各喷涂子区域对应的亮度差异值与预设的亮度差异值阈值进行比对，筛选出超出亮度差异值阈值的亮度差异值并进而获得亮度差异值对应的喷涂子区域，记为各亮度不合格区域。

8.根据权利要求7所述的一种基于机器视觉的智能机器人控制系统，其特征在于：所述补喷操作的具体分析方法包括以下步骤：根据筛选出的各涂料厚度不合格区域和各亮度不合格区域获得其所在位置，通过喷涂操作模块控制喷枪移动，进而实现喷枪对各涂料厚度不合格区域和各亮度不合格区域的所在位置进行二次喷涂。