基于视觉纠偏的激光粗化加工工作站及工作方法与流程

本发明涉及智能制造，具体是基于视觉纠偏的激光粗化加工工作站及及工作方法。

背景技术：

1、金属粗化加工是指对金属表面进行处理，使其具有一定的粗糙度和纹理特征，以满足特定的要求或应用场景。但是，常见的金属粗化加工一般采用人工或者打磨设备在金属表面进行处理，人工粗化效率比较低下，且加工质量参差不齐，良品率无法有效保证。而激光粗化加工是一种利用激光技术对材料表面进行处理的过程。它可以通过聚焦高能激光束在材料表面产生微小的坑洞，从而增加材料表面的粗糙度，这种加工方式无需接触材料表面即可实施加工，但是激光加工的精度高，对产品的摆放有严格的要求，产品加工过程中一般通过人工摆放产品，一旦产品摆放出现偏差，加工位置也随之发生偏差，导致出现加工位置偏差大、加工精度低、无法校准产品加工位置的情况，从而产生废品废件，浪费生产资源，增加企业制造成本。

2、针对以上的不足，我们需要研发基于视觉纠偏的激光粗化加工工作站及工作方法满足广大企业的生产需求。

技术实现思路

1、针对上述提到的现有粗化加工方式人工粗化效率低下、加工位置偏差大、加工精度低、无法校准产品加工位置的问题，本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

2、基于视觉纠偏的激光粗化加工工作站，包括至少一台的机器人、用于控制所述机器人作业运动的控制器和工作台，所述工作台位于所述机器人的作业范围内，所述机器人设有固定工装、分别连接在所述固定工装的激光工具和视觉检测装置，所述工作台设有至少一个固定夹具，所述固定夹具设有用于夹持固定产品的装夹台，所述视觉检测装置包括用于辅助检测的照明组件，所述所述工作台还设有用于辅助安装的固定支架和应对紧急情况的制动按钮；

3、所述控制器包括与所述视觉检测装置连接的工业电脑、分别与所述机器人连接的运动控制柜和示教器，所述运动控制柜用于协调所述机器人运作和供电，所述工业电脑用于采集、分析和计算检测数据，示教器用于读取并调试所述运动控制柜的参数；

4、当所述运动控制柜控制所述机器人带动所述视觉检测装置移动至产品一侧进行检测时，所述视觉检测装置将检测所得的信息传输至所述工业电脑分析计算处理，所述运动控制柜根据计算所得的信息控制所述机器人带动所述激光工具移动并对产品进行加工。

5、所述控制器包括与所述视觉检测装置连接的工业电脑、分别与所述机器人连接的运动控制柜和示教器，所述运动控制柜用于协调所述机器人运作和供电，所述工业电脑用于采集、分析和计算检测数据，示教器用于读取并调试所述运动控制柜的参数。

6、进一步地，为了更好地装夹产品以及便于调整产品的加工角度，所述固定夹具包括变位装置，产品通过所述装夹台与所述变位装置固定连接，所述变位装置可绕z轴和x轴转动产品任意角度。

7、进一步地，为了加强工作站的信息采集能力，所述视觉检测装置包括用于采集产品信息的图像采集器，所述图像采集器位于所述固定夹具上侧。

8、进一步地，为了更清晰地检测产品摆放位置，所述照明组件包括用于辅助检测的第一照明光源和第二照明光源。

9、进一步地，为了遮挡产品加工状态并保护工人，所述工作台还设有用于遮挡保护的自动升降门，所述自动升降门与所述固定支架配合连接，当所述机器人开始工作时，所述自动升降门升起，当所述机器人停止工作时，所述自动升降门降下。

10、进一步地，为了处理加工时产生的烟雾粉尘，工作站还包括烟尘处理设备和工业风扇，所述工业风扇与所述固定支架配合连接，所述固定夹具位于所述烟尘处理设备和所述工业风扇之间。

11、进一步地，为了处理加工时产生的烟雾粉尘，所述烟尘处理设备设有软管和吸尘罩，所述吸尘罩开设有吸尘口，所述吸尘口与所述软管一端连通并配合连接，所述软管另一端与所述烟尘处理设备连通并配合连接。

12、进一步地，为了避免作业状态时工人误入加工范围，还包括用于检测加工环境的安全光栅，所述安全光栅固定连接于所述固定支架。

13、进一步地，为了提高工作站的加工稳定性，工作站还包括固定底座，所述固定底座设有安装平面和用于将所述安装平面调至水平的支撑脚，所述机器人、所述运动控制柜、所述控制器和所述工作台均固定连接于所述安装平面上，所述支撑脚位于所述固定底座靠近边缘的角落。

14、本发明的另一目的是，为了提高工作站视觉检测的纠偏准确性，提高工作站的自动化程度，基于视觉纠偏的激光粗化加工工作站的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

15、步骤一，启动工作站，所述运动控制柜采集所述固定夹具的装夹信号，所述装夹信号包括未装夹信号a0和已装夹信号a1；

16、步骤二，当所述运动控制柜采集到已装夹信号a1后，所述运动控制柜控制所述机器人带动所述视觉检测装置从原点位置p1移动至所述固定夹具上侧的检测位置p2；

17、步骤三，所述运动控制柜控制所述机器人带动所述视觉检测装置从不同角度对产品拍摄至少张照片作为采集样本c1，并将采集样本c1传输至所述工业电脑；

18、步骤四，所述工业电脑接收到采集样本c1，利用视觉软件从采集样本c1提取特征量，所述特征量包括坐标特征量和角度特征量，通过对比采集样本c1与标准样本c0的特征量差异性，计算出采集样本c1的实际所在位置p2与标准样本c0的理论加工位置p3的特征量差值，把特征量差值作为坐标值增量与位置p2的坐标值相加，得到实际加工位置p3a的坐标值，所述工业电脑把计算结果发送至所述运动控制柜；

19、步骤五，所述运动控制柜控制所述机器人带动所述激光工具移动至实际加工位置p3a并启动所述激光工具对产品实施加工，待产品加工完毕后，所述运动控制柜控制所述机器人回到原点位置p1等待下一次加工；

20、步骤六，所述运动控制柜持续采集其它所述固定夹具的已装夹信号a1，当采集到其它所述固定夹具的已装夹信号a1，重复步骤二、三、四、五。

21、本发明的有益效果如下：

22、1、本发明通过上述方案，在工作站引入视觉检测装置，利用视觉检测装置与机器人的结合，对即将进行激光粗化加工的产品检测其摆放状态，并通过控制器分析并计算位置偏差，以使得机器人能够自动纠正粗化加工位置的偏差，降低作业过程对人工纠偏的依赖，对产品实施更为精确的激光粗化加工，轻松应对产品摆放状态，灵活调整激光粗化加工角度，从而提高激光粗化加工的精度和准确性，有助于校准产品加工位置，提高产品加工质量，提升生产良品率，降低企业生产成本；工作站设置制动按钮，通过按下制动按钮切断供电设备对工作站输入的电源，能够应对工作站加工过程中的紧急情况，作业人员可以按下制动按钮及时停止作业，以使得机器人以最快速度停止作业，提高工作站的安全系数，减少生产意外的发生，保障作业人员的人身安全。

23、2、本发明通过上述方案，在工作站引入变位装置，变位装置可以对产品的摆放进行翻转调整，通过控制两个轴的旋转角度和旋转速度，将工件准确地定位到所需位置，协同机器人将产品定位到不同的位置进行更精确的加工，扩大加工范围，降低加工难度，避免机器人为了适应产品加工位置而进行的大幅度变换姿态，减少机器人关节卡死、关节超出限位的情况，降低机器人因适应产品加工位置而碰撞工作站其它部件配件的可能性。

24、3、本发明通过上述方案，在工作站引入自动升降门，有效阻挡在机器人作业状态时因加工所产生飞出的碎屑、刺眼的强光以及其它杂物，保护作业人员的人身安全，减少减少生产意外的发生；在工作站引入安全光栅，通过安全光栅检测工作站范围边缘的环境状态，一旦触碰到安全光栅，工作站马上停止作业，避免因作业人员的误入而发生事故，也避免机器人超出工作站作业伤及外围人员；在工作站引入制动按钮，通过按下制动按钮切断供电设备对工作站输入的电源，以使得机器人以最快速度停止作业，及时应对工作站生产过程中的各种突发状况。本发明结合自动升降门、安全光栅、制动按钮等多个保护设计，大大提高工作站的安全系数，减少生产意外的发生，保障作业人员的人身安全。

25、4、本发明通过上述方案，在工作站引入烟尘处理设备，应对处理机器人对产品进行激光粗化加工时产生的烟雾粉尘，通过工业风扇的风向引导，可以令这些烟雾粉尘吹向烟尘处理设备，被烟尘处理设备吸入处理，减少对作业环境的污染，保持作业环境整洁，降低作业人员的患病风险，降低烟雾粉尘对作业人员的人身损害，减少烟雾粉尘积聚对设备的不利影响。

26、5、本发明可以在机器人的作业范围内设置多个工作台，作为多个工位使用，通过操作机器人系统对多个工位进行定位、编程和示教，能够实现机器人在多个工位的轮替作业，当其中一个工位正在加工时，其它工位可以更换产品，达到连续开机作业的效果，提高生产效率，降低加工成本，最大化提高机器人的作业效率。

27、6、本发明依照上述步骤进行实施，利用运动控制柜控制机器人带动视觉检测装置的协同作业，从不同的角度采集产品信息，并通过视觉软件分析计算出位置偏差，实现自动化识别并纠偏加工位置，避免单一的采集数据带来位置和角度偏差，进一步地有效提高加工准确率和生产效率，减少对人工参与生产的依赖，降低人工纠偏加工位置出错的发生，降低企业生产成本。

28、下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。