一种基于立体视觉的喷塑机器人的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于立体视觉的喷塑机器人，包括图像获取和处理装置，计算与控制平台，机器人和喷枪装置；通过特殊摄像头采集工件的深度信息，对工件进行三维立体建模，生成喷枪的运动路径与姿态，控制机器人按此路径与姿态运行，喷枪喷出带静电塑粉，完成喷塑粉工作。
【专利说明】
一种基于立体视觉的喷塑机器人
技术领域
[0001]本发明涉及自动控制设计领域，尤其涉及一种喷涂自动处理和人机交互操作的领域。
【背景技术】
[0002]当前在喷塑有二种途径，一种是人工喷涂，一种是往复机喷涂;第二种是常规机器人喷涂，人工喷涂存在的问题:污染空气、易燃易爆、尘肺病、人难招、质量不稳定;往复机喷涂存在的问题:不柔性、塑粉浪费、回收机占地庞大、价格高、质量差。常规机器人存在的问题是:价格高、没视觉、不柔性。所以无论是投入来说，还是从喷涂质量，以及塑粉利用率来说，当前的喷涂途径存在的费用，质量，利用率，以及存在环保的重大问题，并且对相关行业的人员来说，存在健康安全的隐患。
[0003]基于上述问题，所以需要采用一些立体视觉的喷塑机器人，比如说通过特殊摄像头来采集工件的深度信息并进行判断和生成，通过对工件进行三维立体建模，生成喷枪的运动路径与姿态，控制机器人按此路径与姿态运行，喷枪喷出带静电塑粉，完成喷塑粉工作。
【发明内容】
[0004]基于上述问题，本发明采用以下的技术方案:
[0005]—种基于立体视觉的喷塑机器人，包括图像获取和处理装置，计算与控制平台，机器人和喷枪装置；
[0006]图像获取和处理装置包括激光散斑阵列发射，立体视觉摄像头，深度信息生成装置，立体视觉处理装置；
[0007]计算与控制平台包括工件三维立体模型融合装置，喷塑路径与法矢量生成装置，机器人运动控制层，人机输入输出接口，喷粉参数控制装置，局域网，远程无线网接口 ；
[0008]机器人和喷枪装置包括喷枪，多自由度机器人和机器人驱动层；
[0009]其中图像获取和处理装置中的激光散斑阵列首先发射通过激光二极管发射出激光，经过光学镜片变换后，投射到工件上，形成带深度编码信息的激光散斑图，立体视觉摄像头拍摄激光散斑图，通过深度信息生成装置计算出工件的深度信息，深度信息即工件上各点距离摄像头的距离，立体视觉处理装置根据工件的深度信息的集合就可推出工件三维立体形状，进而生成工件的三维立体建模，并发送给计算与控制平台中的工件三维立体模型融合装置；
[0010]工件三维立体模型融合装置将得到的工件的三维立体建模进行融合计算并发送给机器人运动控制层;其方法步骤是:首先对立体视觉处理装置生成的工件的三维立体建模进行立体建模，并生成喷塑路径与法矢量;将生成的喷塑路径和多自由度机器人机器人的末端和喷枪的枪口的运行轨迹，生成的法矢量及喷枪的枪口的指向这些信息送到机器人运动控制层，生成多自由度机器人各关节的电机的运动参数(例如电机的转速与方向)，再将这些运动参数送到机器人运动驱动层，生成驱动电压电流等参数，并把生成的驱动电压电流等参数送给多自由度机器人中的各关节的电机，通过多自由度机器人中的各关节的电机的运动，多自由度机器人机器人整体表现为按生成的喷塑路径与法矢量进行运动；
[0011]计算与控制平台中人机输入输出接口与人机交互界面相连，喷粉参数控制装置与储粉器、高压气路、喷粉机构相连，计算与控制平台中局域网与厂级集群监控室相连，通过厂级集群监控室，可以知道当前的多自由度机器人是否运行正常，生成速度，维护周期，易损件的剩余工作寿命等;远程无线网接口与公司远程服务器相连，由公司远程服务器提供数据服务，公司远程服务器产生相应的作用为:软件自动升级，发生故障时的远程维护，授权的客户行为统计等；
[0012]机器人和喷枪装置中机器人驱动层与计算与控制平台中工件三维立体模型融合装置相连，由工件三维立体模型融合装置为机器人驱动层提供三维立体建模，机器人驱动层与多自由度机器人相连，给多自由度机器人提供底层驱动;并由多自由度机器人操给喷枪进行法矢量运动进行喷塑，即生成喷枪的运动路径与姿态，控制多自由度机器人按生成的路径与姿态进行运行，喷枪喷出带静电塑粉，完成喷塑粉工作；
[0013]进一步地:本发明提供了一种基于立体视觉的喷塑机器人的工作方法，包括包括对工件进行图像获取和处理的方法，然后进行计算与控制的方法，通过计算与控制的方法使用机器人和喷枪装置对工件进行操作；
[0014]图像获取和处理的方法包括激光散斑阵列发射的方法，立体视觉摄像的方法，立体视觉处理的方法，深度信息生成的方法；
[0015]计算与控制的方法包括工件三维立体模型融合的方法，喷塑路径与法矢量生成的方法，以及还包括有机器人运动控制层，人机输入输出接口，喷粉参数控制装置，局域网，远程无线网接口；
[0016]机器人和喷枪装置包括喷枪，多自由度机器人和机器人驱动层；
[0017]其中图像获取和处理的方法中的激光散斑阵列发射的方法首先通过激光二极管发射出激光，经过光学镜片变换后，投射到工件上，形成带深度编码信息的激光散斑图，立体视觉摄像的方法把这些激光散斑图进行拍摄，然后进行深度信息生成的方法，深度信息即工件上各点距离摄像头的距离，立体视觉处理的方法根据工件的深度信息的集合就可计算出工件三维立体形状，进而生成工件的三维立体建模;把生成的所术工件的三维立体建模发送给计算与控制的方法进行操作；
[0018]计算与控制的方法包括工件三维立体模型融合的方法;三维立体模型融合的方法将得到的工件的三维立体建模进行融合计算并发送给机器人运动控制层;其方法步骤是:工件的三维立体建模先立体建模，并生成喷塑路径与法矢量;将生成的喷塑路径和多自由度机器人机器人的末端和喷枪的枪口的运行轨迹，生成的法矢量及喷枪的枪口的指向等信息送到机器人运动控制层，生成多自由度机器人各关节的电机的运动参数(例如电机的转速与方向)，再将这些运动参数送到机器人运动驱动层，生成驱动电压电流等参数，并把生成的驱动电压电流等参数送给多自由度机器人中的各关节的电机，通过多自由度机器人中的各关节的电机的运动，多自由度机器人机器人整体表现为按生成的喷塑路径与法矢量进行运动；
[0019]计算与控制的方法中人机输入输出接口与人机交互界面相连，喷粉参数控制装置与储粉器、高压气路、喷粉机构相连，计算与控制的方法还要通过局域网与厂级集群监控室相连，通过厂级集群监控室，可以知道当前的多自由度机器人是否运行正常，生成速度，维护周期，易损件的剩余工作寿命等;远程无线网接口与公司远程服务器相连，由公司远程服务器提供数据服务，公司远程服务器产生相应的作用为:软件自动升级，发生故障时的远程维护，授权的客户行为统计等;机器人和喷枪装置由机器人驱动层通过计算与控制的方法中的工件三维立体模型融合的方法进行操作，由工件三维立体模型融合的方法为机器人驱动层提供三维立体建模，机器人驱动层与多自由度机器人相连，给多自由度机器人提供底层驱动；并由多自由度机器人操给喷枪进行法矢量运动进行喷塑，即生成喷枪的运动路径与姿态，控制多自由度机器人按生成的路径与姿态进行运行，喷枪喷出带静电塑粉，完成喷塑粉工作。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的体系结构图；
[0021]图2为本发明的立体不意图。
【具体实施方式】
[0022]本发明的基于立体视觉的喷塑机器人，在实际应用中，如图1和图2所示，
包括三大部分，其中有图像获取和处理装置，计算与控制平台和机器人和喷枪装置；
[0023]图像获取和处理装置包括激光散斑阵列发射，立体视觉摄像头，深度信息生成装置，立体视觉处理装置；
[0024]计算与控制平台包括工件三维立体模型融合装置，喷塑路径与法矢量生成装置，机器人运动控制层，人机输入输出接口，喷粉参数控制装置;局域网，远程无线网接口 ；
[0025]机器人和喷枪装置包括喷枪，多自由度机器人和机器人驱动层，在实际应用中，多自由度机器人是多自由度的，例如3轴、4轴、5轴、6轴等；
[0026]其中图像获取和处理装置中的激光散斑阵列首先发射通过激光二极管发射出激光，激光，既可以是红外波段的激光，也可以是可见光波段的激光。激光经过光学镜片变换后，投射到工件上，形成带深度编码信息的激光散斑图，立体视觉摄像头既可以是CMOS摄像头，也可以是CCD摄像头。由立体视觉摄像头拍摄激光散斑图，通过深度信息生成装置计算出工件的深度信息，深度信息即工件上各点距离摄像头的距离，立体视觉处理装置根据工件的深度信息的集合就可推出工件三维立体形状，进而生成工件的三维立体建模，并发送给计算与控制平台中的工件三维立体模型融合装置;工件三维立体模型融合装置将得到的工件的三维立体建模进行融合计算并发送给机器人运动控制层；其方法步骤是:工件的三维立体建模先立体建模，并生成喷塑路径与法矢量;将生成的喷塑路径和多自由度机器人机器人的末端和喷枪的枪口的运行轨迹，生成的法矢量及喷枪的枪口的指向这些信息送到机器人运动控制层，生成多自由度机器人各关节的电机的运动参数，再将这些运动参数送到机器人运动驱动层，生成驱动电压电流等参数，并把生成的驱动电压电流等参数送给多自由度机器人中的各关节的电机，通过多自由度机器人中的各关节的电机的运动，多自由度机器人机器人整体表现为按生成的喷塑路径与法矢量进行运动；
[0027]计算与控制平台中人机输入输出接口与人机交互界面相连，人机交互人机交互界面，包括触摸屏、按钮开关、鼠标键盘等。喷粉参数控制装置与储粉器、高压气路、喷粉机构相连，计算与控制平台中局域网与厂级集群监控室相连，局域网，既可以是以太网，也可以是其他常见工业通信网，例如RS232，RS485，CAN，等。通过厂级集群监控室，可以知道当前的多自由度机器人是否运行正常，生成速度，维护周期，易损件的剩余工作寿命等;远程无线网接口与公司远程服务器相连，远程无线网接口，可以是GPRS、CDMA等。由公司远程服务器提供数据服务，公司远程服务器产生相应的作用为:软件自动升级，发生故障时的远程维护，授权的客户行为统计等；
[0028]机器人和喷枪装置中机器人驱动层与计算与控制平台中工件三维立体模型融合装置相连，由工件三维立体模型融合装置为机器人驱动层提供三维立体建模，机器人驱动层与多自由度机器人相连，给多自由度机器人提供底层驱动;并由多自由度机器人操给喷枪进行法矢量运动进行喷塑，即生成喷枪的运动路径与姿态，控制多自由度机器人按生成的路径与姿态进行运行，喷枪喷出带静电塑粉，完成喷塑粉工作；
[0029]实施例2:本发明公开了一种基于立体视觉的喷塑机器人的工作方法，首先进行图像获取和处理，然后进行计算与控制，通过计算与控制来对机器人和喷枪进行操作；
[0030]图像获取和处理包括激光散斑阵列发射，立体视觉摄像，立体视觉处理，深度信息生成；
[0031]计算与控制包括工件三维立体模型融合，喷塑路径与法矢量生成，机器人运动控制层，人机输入输出接口，喷粉参数控制，局域网，远程无线网接口 ；
[0032]机器人和喷枪包括喷枪，多自由度机器人和机器人驱动层；
[0033]具体的方法步骤为:
[0034]SlOl:其中图像获取和处理中的激光散斑阵列首先发射通过激光二极管发射出激光，经过光学镜片变换后，投射到工件上，形成带深度编码信息的激光散斑图，立体视觉摄像把这些激光散斑图进行拍摄，然后进行深度信息生成，深度信息即工件上各点距离摄像头的距离，立体视觉处理装置根据工件的深度信息的集合就可推出工件三维立体形状，进而生成工件的三维立体建模并进行计算与控制，计算与控制包括工件三维立体模型融合方法;
[0035]S102:工件三维立体模型融合方法将得到的工件的三维立体建模进行融合计算并发送给机器人运动控制层;其方法步骤是:工件的三维立体建模先立体建模，并生成喷塑路径与法矢量;将生成的喷塑路径和多自由度机器人机器人的末端和喷枪的枪口的运行轨迹，生成的法矢量及喷枪的枪口的指向这些信息送到机器人运动控制层，生成多自由度机器人各关节的电机的运动参数(例如电机的转速与方向)，再将这些运动参数送到机器人运动驱动层，生成驱动电压电流等参数，并把生成的驱动电压电流等参数送给多自由度机器人中的各关节的电机，通过多自由度机器人中的各关节的电机的运动，多自由度机器人机器人整体表现为按生成的喷塑路径与法矢量进行运动；
[0036]S103:计算与控制还需要一定的人机输入输出接口与人机交互界面相连，喷粉参数控制装置与储粉器、高压气路、喷粉机构相连，计算与控制还要通过局域网与厂级集群监控室相连，通过厂级集群监控室，可以知道当前的多自由度机器人是否运行正常，生成速度，维护周期，易损件的剩余工作寿命等;远程无线网接口与公司远程服务器相连，由公司远程服务器提供数据服务，公司远程服务器产生相应的作用为:软件自动升级，发生故障时的远程维护，授权的客户行为统计等；
[0037]S104:机器人和喷枪包含的机器人驱动层通过计算与控制中的工件三维立体模型融合功能部分相连，由工件三维立体模型融合为机器人驱动层提供三维立体建模，机器人驱动层与多自由度机器人相连，给多自由度机器人提供底层驱动;并由多自由度机器人操给喷枪进行法矢量运动进行喷塑，即生成喷枪的运动路径与姿态，控制多自由度机器人按生成的路径与姿态进行运行，喷枪喷出带静电塑粉，完成喷塑粉工作。
[0038]实施例3:—种基于三维视觉的立体喷涂的方法。包括有两台具有三维视觉识别功能的摄像头，一个控制器，一台工业机器人。所述摄像头与控制器相连用于采集三维深度数据，所述控制器与机器人相连用于控制机器人的运动。具体实施如下:两个具有三维立体视觉识别功能的摄像头固定在工件前方，对需要喷涂的工件进行实时拍摄，为了能更全面的拍摄出工件的深度数据，两个摄像头呈30度夹角，拍摄完成后生成该工件的表面三维深度数据。再将此深度数据传输给控制器，由控制器内的程序生成三维图像，在三维图像的基础上生成喷涂的喷枪运动轨迹及姿态角，通过控制器将此数据传输给机器人，机器人带动固定其上的喷枪相对应地进行喷涂作业。
[0039]机器视觉。根据摄像头拍摄到的红外图像与RGB彩色图像，据此生成出深度图与工件外形图。涉及到红外激光光编码发射、红外线图像传感器、RGB彩色图像传感器、图像采集系统、数据结构与算法、专用光学器件设计、专用电路设计。相比以前存在的机器视觉，本发明实施例的优点是不受环境光干扰，对各种常见工业零件都能可靠识别，同时性价比提高近百倍。
[0040]5轴机器人本体。关键技术在于适合喷塑行业的专用机械传动结构，在于高速运动时，保证机器人本体各部件间谐振频率与自身固有频率的控制。相比目前存在的机器人，本发明实施例可以高速24小时连续运动，寿命长，精度下降速度极低。同时性价比提高十余倍。
[0041 ]完整的控制系统。关键技术在于并行高速计算核心，使用了FPGA与ARM结合的SOC处理器。此SOC处理器中的FPGA是一种可灵活编程的超大规模逻辑门电路。一般硬件规模是数十万个逻辑处理单元，能够在同一时间并行运算，根据喷塑机器人的数据结构与特定算法，对FPGA进行合理配置，此SOC的瞬时处理能力可相当于台式电脑数千倍或万倍的计算速度。
[0042]另一关键技术在于机器人自适应自学习的运动控制算法。通过一定次数的人工训练，机器人对工件的喷塑特征自动提取，自动提炼规律，提高了机器人的智能，对不同工件的适应度会大幅提尚。
[0043]另一关键技术，同时打破了国外机器人协议与接口不完全开放的技术垄断壁皇。本发明实施例的通信协议与接口将完全对客户对社会免费开放。
[0044]另一关键技术，互联网+，本实施例4中的机器人都预留横向联网，集群控制数据接口与硬件接口。同时机器人都自带PRS模块，实现无线数据横向联网。功能主要有四点:a维护，提醒客户易损件寿命即将到期，提醒检修或保养的时间。b远程协助，机器人故障时，或遇不明情况时，按动机器人上的求助按钮，远程本发明实施例服务器将命令故障的机器人上传工作诸元参数，必要时可调用摄像头拍摄的现场图像。本发明实施例技术维护人员可通过手机等终端远程解决问题。c远程升级，本发明实施例会持续提升产品潜能，软件可以远程自动升级，避免机器人机械本体返厂运输。减少维护人员工作量。d大数据，客户使用情况的数据采集、分析、预测。指示市场动向，进而指导研发方向。
[0045]实施例3的技术参数与技术指标:
[0046]喷塑机器人采用防爆电机与相应器件，符合国家行业规定的粉末环境下的防爆等级。
[0047]喷塑机器人具有5个自由度，能够满足喷塑运动的自由度。
[0048]喷塑机器人末端喷枪口移动速度0.5-1.5m/s。
[0049]触摸屏人机交互界面。
[0050]手动微调旋钮。用于人工手动设定参数。
[0051]显示:故障报警指示灯。工况欠料或卡位指示灯。
[0052]具备手机无线网络通信模块接口。
[0053]喷塑机器人本体能移动，具备人工补位能力。
[0054]室内工作环境。注意夏季潮湿天气，无凝露，无淋水。-15°C-50°C。
[0055]工作电源:AC380V，50Hz。
[0056]安装场地要求。室内，平整水泥地面，预埋数个地锚栓，螺母连接。
[0057]使用寿命。每天24小时工作，全年无休，5年。
[0058]整机重量，小于500Kg。
[0059]实施例4:待喷塑的工件人工钩在悬挂传送链上，喷塑系统，通过机器视觉自动判断待喷的工件形状，据此生成喷塑的三维路径规划，控制5轴喷塑机器人按规划好的路径运行，机器人末端安装的喷枪喷出带正静电的塑粉，工件带负电。正负电荷吸引原理，导致塑粉被吸附在工件上，传送链将喷上塑粉的零件带动到高温加热区，高温下塑粉融化在工件上，自然冷却后人工摘下零件。完成工件喷塑工作。
[0060]主要分为机器视觉子系统、焊接机器人本体子系统、计算与控制子系统、安装机架等部分。
[0061]机器视觉子系统，包括红外激光发射装置、光编码产生装置、红外线摄像头、RGB摄像头、视觉处理计算电路、视觉处理算法。
[0062]焊接机器人本体子系统，包括伺服电机、谐波减速器、丝杠螺母导轨、直线导轨、安全限位传感器、挂喷枪装置、电机驱动器等。
[0063]计算与控制子系统，包括专用处理计算与控制主板、无线模块等。
[0064]安装机架，牢固支撑上述结构，在机器人工作时，高速运动的手臂不会引起机架振动。具有接近开关限位、机械限位等额外保护措施，在极端故障情况下，也能保证机器人故障不会过度蔓延。机器人在故障时。
[0065]实施例5:喷塑机器人的机器视觉系统、5轴机器人本体、计算与控制子系统都在本发明实施例内部生产组装调试完成，与客户沟通后，现场考察后，再根据客户具体情况设计机架，生产后到现场安装调试后，再将视觉系统、5轴机器人本体、计算与控制系统架设安装在机架上，最终系统联调，客户验收。然后进入投产与维护期。本发明的实施例5可以根据实际情况分为3个主要阶段，第一阶段的第一子阶段实现机器视觉功能，包括光学硬件、电子硬件、机械结构、核心算法。第二子阶段实现计算与控制子系统，包括主控电路板设计、传感器方案设计、通信协议设计、路径生成算法、运动控制算法、整机电源系统。第三子阶段实现5轴机器人本体，包括XYZ的3轴直角坐标运动系、旋转与俯仰运动系、电机驱动与反馈电路、传动与机器人机械结构等。第四子阶段实现机架与安装功能，根据不同的客户现场情况设计不同的机架与安装方式。
[0066]本发明能有多种不同形式的【具体实施方式】，上面结合附图对本发明的技术方案作举例说明，这并不意味着本发明所应用的具体实例只能局限在实施例结构或特定的方法中，本领域的普通技术人员应当了解，上文所提供的具体实施方案只是多种优选用法中的一些示例，任何的实施方式均应在本发明技术方案所要求保护的范围之内。
[0067]本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件和软件来完成。
[0068]最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，
[0069]尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。
[0070]有益效果:无需人工干涉，即可自动识别零件外形，自动喷涂。替代了喷涂工人在高粉尘或有害气体环境中的工作，喷涂质量高，塑粉利用率高，并有着环保、柔性、健康、安全的有益效果。
【主权项】
1.一种基于立体视觉的喷塑机器人，其特征在于:包括图像获取和处理装置，计算与控制平台，机器人和喷枪装置； 所述图像获取和处理装置包括激光散斑阵列发射，立体视觉摄像头，深度信息生成装置，立体视觉处理装置； 所述计算与控制平台包括工件三维立体模型融合装置，喷塑路径与法矢量生成装置，机器人运动控制层，人机输入输出接口，喷粉参数控制装置，局域网，远程无线网接口 ； 所述机器人和喷枪装置包括喷枪，多自由度机器人和机器人驱动层； 其中所述图像获取和处理装置中的所述激光散斑阵列首先发射通过激光二极管发射出激光，经过光学镜片变换后，投射到工件上，形成带深度编码信息的激光散斑图，所述立体视觉摄像头拍摄激光散斑图，通过所述深度信息生成装置计算出工件的深度信息，深度信息即工件上各点距离摄像头的距离，立体视觉处理装置根据所述工件的深度信息的集合就可推出工件三维立体形状，进而生成工件的三维立体建模，并发送给计算与控制平台中的所述工件三维立体模型融合装置； 所述工件三维立体模型融合装置将得到的所述工件的三维立体建模进行融合计算并发送给所述机器人运动控制层;其方法步骤是:首先对所述立体视觉处理装置生成的所述工件的三维立体建模进行立体建模，并生成喷塑路径与法矢量;将生成的所述喷塑路径和多自由度机器人机器人的末端和喷枪的枪口的运行轨迹，生成的所述法矢量及所述喷枪的枪口的指向这些信息送到机器人运动控制层，生成所述多自由度机器人各关节的电机的运动参数(例如电机的转速与方向)，再将这些运动参数送到机器人运动驱动层，生成驱动电压电流等参数，并把生成的所述驱动电压电流等参数送给所述多自由度机器人中的各关节的电机，通过所述多自由度机器人中的各关节的电机的运动，所述多自由度机器人机器人整体表现为按生成的所述喷塑路径与法矢量进行运动； 所述计算与控制平台中所述人机输入输出接口与人机交互界面相连，喷粉参数控制装置与储粉器、高压气路、喷粉机构相连，所述计算与控制平台中所述局域网与厂级集群监控室相连，通过所述厂级集群监控室，可以知道当前的多自由度机器人是否运行正常，生成速度，维护周期，易损件的剩余工作寿命等;远程无线网接口与公司远程服务器相连，由所述公司远程服务器提供数据服务，所述公司远程服务器产生相应的作用为:软件自动升级，发生故障时的远程维护，授权的客户行为统计等； 所述机器人和喷枪装置中所述机器人驱动层与所述计算与控制平台中所述工件三维立体模型融合装置相连，由所述工件三维立体模型融合装置为所述机器人驱动层提供三维立体建模，所述机器人驱动层与所述多自由度机器人相连，给多自由度机器人提供底层驱动;并由所述多自由度机器人操给所述喷枪进行法矢量运动进行喷塑，即生成所述喷枪的运动路径与姿态，控制所述多自由度机器人按生成的所述路径与姿态进行运行，所述喷枪喷出带静电塑粉，完成喷塑粉工作。2.—种基于立体视觉的喷塑机器人的工作方法，其特征在于: 包括对工件进行图像获取和处理的方法，然后进行计算与控制的方法，通过计算与控制的方法使用机器人和喷枪装置对工件进行操作； 所述图像获取和处理的方法包括激光散斑阵列发射的方法，立体视觉摄像的方法，立体视觉处理的方法，深度信息生成的方法； 所述计算与控制的方法包括工件三维立体模型融合的方法，喷塑路径与法矢量生成的方法，以及还包括有机器人运动控制层，人机输入输出接口，喷粉参数控制装置，局域网，远程无线网接口； 所述机器人和喷枪装置包括喷枪，多自由度机器人和机器人驱动层； 其中图像获取和处理的方法中的所述激光散斑阵列发射的方法首先通过激光二极管发射出激光，经过光学镜片变换后，投射到工件上，形成带深度编码信息的激光散斑图，所述立体视觉摄像的方法把这些激光散斑图进行拍摄，然后进行深度信息生成的方法，深度信息即工件上各点距离摄像头的距离，立体视觉处理的方法根据所述工件的深度信息的集合就可计算出工件三维立体形状，进而生成工件的三维立体建模;把生成的所术工件的三维立体建模发送给所述计算与控制的方法进行操作； 所述计算与控制的方法包括工件所述三维立体模型融合的方法;所述三维立体模型融合的方法将得到的所述工件的三维立体建模进行融合计算并发送给所述机器人运动控制层；其方法步骤是:所述工件的三维立体建模先立体建模，并生成喷塑路径与法矢量;将生成的所述喷塑路径和多自由度机器人机器人的末端和喷枪的枪口的运行轨迹，生成的所述法矢量及所述喷枪的枪口的指向等信息送到机器人运动控制层，生成所述多自由度机器人各关节的电机的运动参数(例如电机的转速与方向)，再将这些运动参数送到机器人运动驱动层，生成驱动电压电流等参数，并把生成的所述驱动电压电流等参数送给所述多自由度机器人中的各关节的电机，通过所述多自由度机器人中的各关节的电机的运动，所述多自由度机器人机器人整体表现为按生成的所述喷塑路径与法矢量进行运动； 所述计算与控制的方法中所述人机输入输出接口与人机交互界面相连，所述喷粉参数控制装置与储粉器、高压气路、喷粉机构相连，所述计算与控制的方法还要通过所述局域网与厂级集群监控室相连，通过所述厂级集群监控室，可以知道当前的多自由度机器人是否运行正常，生成速度，维护周期，易损件的剩余工作寿命等;所述远程无线网接口与公司远程服务器相连，由所述公司远程服务器提供数据服务，所述公司远程服务器产生相应的作用为:软件自动升级，发生故障时的远程维护，授权的客户行为统计等； 所述机器人和喷枪装置由所述机器人驱动层通过所述计算与控制的方法中的所述工件三维立体模型融合的方法进行操作，由所述工件三维立体模型融合的方法为所述机器人驱动层提供三维立体建模，所述机器人驱动层与所述多自由度机器人相连，给所述多自由度机器人提供底层驱动；并由所述多自由度机器人操给所述喷枪进行法矢量运动进行喷塑，即生成所述喷枪的运动路径与姿态，控制所述多自由度机器人按生成的所述路径与姿态进行运行，所述喷枪喷出带静电塑粉，完成喷塑粉工作。
【文档编号】B25J11/00GK106003076SQ201610451194
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】肖占春, 项书画, 朱洪乾
【申请人】潘小胜