一种铸件打磨的方法及系统与流程

本发明涉及工业机器人领域，特别涉及一种铸件打磨的方法、系统和一种计算机可读存储介质及一种机器人。

背景技术：

在零件制造实现大范围工业化的今天，由机器人抓取主轴，针对不同的清理特征选取相对应的刀具对铸件进行定点清理是发展趋势。通过固定的工业机器人独具的柔性优势可以更好的适应铸件形状复杂且规格品种多的特性，同时工业机器人能够更好的适应恶劣的铸造工况。近年来在工业发达国家机器人在铸造领域的应用正在增加，机器人正在逐步取代铸件生产过程中的工人劳作。

在铸件清理领域可分为铸铝件清理和铸件清理。铸铝件清理对铸造和装夹误差主要是利用浮动工具对加工路径进行补偿；铸件清理，主要还是利用磨削专机配合人工清理保证清理效果。

现有技术中，大多数的铸铁生产企业还都只能采用磨削专机配合人工清理完成清理工作，对铸件分布较为规律且空间可达性较好的清理特征交由磨削专机去除剩余特征完全由人工清理，尤其是铸件不规则表面和型腔内部的清理特征。但是这种清理方法容易出现铸件清理不到位的问题，由于没有对铸件位置进行检测，严重时会损坏加工设备。

因此，如何解决由于换件带来的位置偏差问题，保证铸件清理的一致性是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种铸件打磨的方法、系统和一种计算机可读存储介质及一种机器人，能够解决由于换件带来的位置偏差问题，保证铸件清理的一致性。

为解决上述技术问题，本申请提供一种铸件打磨的方法，该方法包括：

对标准铸件进行表面特征扫描得到第一三维数据，并根据所述第一三维数据建立第一坐标系；

根据所述第一坐标系对所述标准铸件进行打磨并记录打磨路径；

当检测到待打磨铸件进入打磨区域后，对所述待打磨铸件进行表面特征扫描得到第二三维数据，并根据所述第二三维数据建立第二坐标系；

计算所述第二坐标系相对于所述第一坐标系的偏移量根据所述偏移量修正所述打磨路径，并根据修正后的打磨路径打磨所述待打磨铸件。

可选的，所述对标准铸件进行表面特征扫描得到第一三维数据包括：

利用线激光传感器对所述标准铸件进行表面特征扫描得到所述第一三维数据。

可选的，根据所述第一三维数据建立第一坐标系包括：

根据所述第一三维数据进行特征提取得到预设数量个特征点，并根据所述特征点建立第一坐标系。

可选的，在计算所述第二坐标系相对于所述第一坐标系的偏移量包括：

根据所述第一三维信息计算所述标准铸件的第一尺寸，并根据所述第二三维信息计算所述待打磨铸件的第二尺寸；

计算所述第一尺寸与所述第二尺寸的差的绝对值，并判断所述绝对值是否小于预设值；

若是，则计算所述第二坐标系相对于所述第一坐标系的所述偏移量。

本申请还提供了一种铸件打磨的系统，该系统包括：

第一扫描模块，用于对标准铸件进行表面特征扫描得到第一三维数据，并根据所述第一三维数据建立第一坐标系；

标准打磨模块，用于根据所述第一坐标系对所述标准铸件进行打磨并记录打磨路径；

第二扫描模块，用于当检测到待打磨铸件进入打磨区域后，对所述待打磨铸件进行表面特征扫描得到第二三维数据，并根据所述第二三维数据建立第二坐标系；

打磨模块，用于计算所述第二坐标系相对于所述第一坐标系的偏移量根据所述偏移量修正所述打磨路径，并根据修正后的打磨路径打磨所述待打磨铸件。

可选的，所述第一扫描模块包括：

三维数据生成单元，用于利用线激光传感器对所述标准铸件进行表面特征扫描得到所述第一三维数据。

可选的，所述第一扫描模块包括：

建坐标系单元，用于根据所述第一三维数据进行特征提取得到预设数量个特征点，并根据所述特征点建立第一坐标系。

可选的，所述打磨模块包括：

尺寸计算单元，用于根据所述第一三维信息计算所述标准铸件的第一尺寸，并根据所述第二三维信息计算所述待打磨铸件的第二尺寸；

判断单元，用于计算所述第一尺寸与所述第二尺寸的差的绝对值，并判断所述绝对值是否小于预设值；

计算单元，用于当所述绝对值是否小于所述预设值时，计算所述第二坐标系相对于所述第一坐标系的所述偏移量。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时实现上述方法执行的步骤。

本申请还提供了一种机器人，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现上述方法执行的步骤。

本发明提供了一种铸件打磨的方法，对标准铸件进行表面特征扫描得到第一三维数据，并根据所述第一三维数据建立第一坐标系；根据所述第一坐标系对所述标准铸件进行打磨并记录打磨路径；当检测到待打磨铸件进入打磨区域后，对所述待打磨铸件进行表面特征扫描得到第二三维数据，并根据所述第二三维数据建立第二坐标系；计算所述第二坐标系相对于所述第一坐标系的偏移量根据所述偏移量修正所述打磨路径，并根据修正后的打磨路径打磨所述待打磨铸件。

本方法通过利用对标准铸件进行表面特征扫描得到的第一三维数据建立第一坐标系，第一坐标系的建立意味着标准铸件的空间坐标已经得到了确定。由于标准铸件是用来进行示教的铸件，所以在第一坐标系的基础上记录针对标准铸件的打磨路径就是一个标准化的、具有指导意义的路径，也就是说在其他铸件上也可以按照这样的打磨路径进行打磨操作。由于待打磨铸件在更换时位置总会存在一定的误差，所以要重新进行表面特征扫描得到第二三维数据，根据第二三维数据建立第二坐标系。在理论上第一坐标系和第二坐标系的空间位置是重合的，但是在实际操作中由于存在一定的误差，所以第一坐标系和第二坐标系之间存在一定的偏移量。由于打磨路径是根据第一坐标系建立的，若在第二坐标系中直接使用打磨路径进行打磨会按照错误的路径打磨，因此本方案根据偏移量修正了打磨路径，能够沿准确的打磨路径进行打磨。本方法能够解决由于换件带来的位置偏差问题，保证铸件清理的一致性。本申请同时还提供了一种铸件打磨的系统和一种计算机可读存储介质及一种机器人，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种铸件打磨的方法的流程图；

图2为本申请实施例所提供的另一种铸件打磨的方法的流程图；

图3为本申请实施例所提供的一种铸件打磨的系统的结构示意图；

图4为实际应用中机器人进行铸件打磨的示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

下面请参见图1，图1为本申请实施例所提供的一种铸件打磨的方法的流程图。

具体步骤可以包括：

s101：对标准铸件进行表面特征扫描得到第一三维数据，并根据所述第一三维数据建立第一坐标系；

其中，本步骤中提到的标准铸件与后文提到的待加工铸件属于同一类铸件，即二者具有相同的材料、外形结构以及加工路径。标准铸件与待加工铸件之间的不同之处在于，标准铸件用来设定加工路径的铸件，因此标准铸件可以是一种具有明显待加工特征的铸件，当然标准铸件也可以是从待加工铸件中选择出的任一铸件，此处只是说明标准铸件与待加工铸件之间不存在本质上的区别。

本方案的执行主体是机器人，在本步骤之前，默认存在对机器人进行手眼标定获得相机坐标系到机器人法兰盘坐标系的转换关系，并选择一个铸件作为标准铸件。本步骤中可以通过多种方法对标准铸件进行表面特征扫描得到第一三维数据，如使用线激光、摄像头等，本领域的技术人员可以根据方案的实际应用情况进行选择，此处不进行具体限定。值得注意的是，第一三维数据是一种能够体现标准铸件空间位置的一种数据，在得到第一三维数据的基础上，可以通过多种方法得到关于标准铸件的第一坐标系。

s102：根据所述第一坐标系对所述标准铸件进行打磨并记录打磨路径；

其中，本步骤的目的是在第一坐标系的基础上对标准铸件进行打磨，并将此次打磨操作的打磨路径作为后续其他待打磨铸件进行打磨的依据。本步骤是建立在s101得到第一坐标系的基础上，也就是说打磨路径记录的一系列坐标都是针对第一坐标系的。

可以理解的是，对于整个铸件打磨流程(大量待打磨铸件进行自动化打磨)来说，本步骤的意义在于为后续其他铸件打磨起到了示范作用，因此在本次打磨过程需要相对高的打磨精度，所有需要打磨的部位都要进行打磨，有必要的情况下，可以让相关工作人员进行人工辅助，以使得到的打磨路径是一条标准的路径。

值得一提的是，得到第一坐标系和打磨路径后就无需重复计算第一坐标系和打磨路径了，本方案可以反复执行s103和s104，对大量的带打磨铸件进行打磨操作。

s103：当检测到待打磨铸件进入打磨区域后，对所述待打磨铸件进行表面特征扫描得到第二三维数据，并根据所述第二三维数据建立第二坐标系；

其中，本步骤中提到的待打磨区域是相关工作人员设置的一个区域，即提示有待打磨铸件进行加工区域需要进行打磨操作，本领域技术人员可以根据方案的实际应用情况进行灵活设置，此处不对其位置进行具体的限定。

可以理解的是，本步骤中可以通过多种方法对标准铸件进行表面特征扫描得到第二三维数据，如使用线激光、摄像头等，本领域的技术人员可以根据方案的实际应用情况进行选择，此处不进行具体限定。值得注意的是，第二三维数据是一种能够体现标准铸件空间位置的一种数据，在得到第二三维数据的基础上，可以通过多种方法得到关于标准铸件的第二坐标系。

s104：计算所述第二坐标系相对于所述第一坐标系的偏移量根据所述偏移量修正所述打磨路径，并根据修正后的打磨路径打磨所述待打磨铸件。

其中，本步骤是建立在s101得到第一坐标系和s103得到第二坐标系的基础上。在理论上第一坐标系和第二坐标系的空间位置是重合的，但是在实际操作中由于存在一定的误差，所以第一坐标系和第二坐标系之间存在一定的偏移量。由于打磨路径是根据第一坐标系建立的，若在第二坐标系中直接使用打磨路径进行打磨会按照错误的路径打磨，因此本方案根据偏移量修正了打磨路径，能够沿准确的打磨路径进行打磨。

可以理解的是，本步骤可以对多个待打磨铸件进行打磨操作，只需要修正带打磨铸件所在的第二坐标系与第一坐标系之间的偏移量即可。

下面请参见图2，图2为本申请实施例所提供的另一种铸件打磨的方法的流程图；

具体步骤可以包括：

s201：利用线激光传感器对所述标准铸件进行表面特征扫描得到所述第一三维数据；

其中，使用线激光传感器对标准铸件进行扫描能够解决双目视觉定位精度受光线影响较大的情况。因为双目立体视觉定位对环境光线要求比较严格，因此使用线激光传感器就不失为一种良好的定位工具。

s202：根据所述第一三维数据进行特征提取得到预设数量个特征点，并根据所述特征点建立第一坐标系；

其中，利用s201得到的第一三维数据进行特征提取得方法可以是对图像进行阈值分割、选择形状特征、拟合特征、提取特征点。具体流程如下：为了消除机器人运动的加速时间，在机器人运动一段距离后通过外触发信号触发激光器开始扫描。获得第一三维数据后，通过特征提取得到至少三个特征点的三维坐标，利用标定数据可将三个特征点从相机坐标系转转至机器人坐标系，随后通过机器人坐标系中三个特征点建立铸件空间坐标系。见公式：pw＝t0tsps，式中pw为被扫描点在机器人world坐标系下的坐标值，t0为机器人tool0坐标系相对于world坐标系的转换矩阵，ts为sensor坐标系与tool0之间的转换矩阵，ps为被扫描点在sensor坐标系下的坐标值。

s203：根据所述第一坐标系对所述标准铸件进行打磨并记录打磨路径。

s204：当检测到待打磨铸件进入打磨区域后，对所述待打磨铸件进行表面特征扫描得到第二三维数据，并根据所述第二三维数据建立第二坐标系。

s205：根据所述第一三维信息计算所述标准铸件的第一尺寸，并根据所述第二三维信息计算所述待打磨铸件的第二尺寸。

s206：计算所述第一尺寸与所述第二尺寸的差的绝对值，并判断所述绝对值是否小于预设值；若是，则进入s207；若否，则结束流程。

s207：计算所述第二坐标系相对于所述第一坐标系的所述偏移量。

s208：根据所述偏移量修正所述打磨路径，并根据修正后的打磨路径打磨所述待打磨铸件。

请参见图3，图3为本申请实施例所提供的一种铸件打磨的系统的结构示意图；

该系统可以包括：

第一扫描模块100，用于对标准铸件进行表面特征扫描得到第一三维数据，并根据所述第一三维数据建立第一坐标系；

标准打磨模块200，用于根据所述第一坐标系对所述标准铸件进行打磨并记录打磨路径；

第二扫描模块300，用于当检测到待打磨铸件进入打磨区域后，对所述待打磨铸件进行表面特征扫描得到第二三维数据，并根据所述第二三维数据建立第二坐标系；

打磨模块400，用于计算所述第二坐标系相对于所述第一坐标系的偏移量根据所述偏移量修正所述打磨路径，并根据修正后的打磨路径打磨所述待打磨铸件。

在本申请提供的另一种铸件打磨的系统的实施例中，所述第一扫描模块100包括：

三维数据生成单元，用于利用线激光传感器对所述标准铸件进行表面特征扫描得到所述第一三维数据。

建坐标系单元，用于根据所述第一三维数据进行特征提取得到预设数量个特征点，并根据所述特征点建立第一坐标系。

进一步的，所述打磨模块400包括：

尺寸计算单元，用于根据所述第一三维信息计算所述标准铸件的第一尺寸，并根据所述第二三维信息计算所述待打磨铸件的第二尺寸；

判断单元，用于计算所述第一尺寸与所述第二尺寸的差的绝对值，并判断所述绝对值是否小于预设值；

计算单元，用于当所述绝对值是否小于所述预设值时，计算所述第二坐标系相对于所述第一坐标系的所述偏移量。

由于系统部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此系统部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。该存储介质可以包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请还提供了一种机器人，可以包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时，可以实现上述实施例所提供的步骤。当然所述机器人还可以包括各种网络接口，电源等组件。请参见图4，图4为实际应用中机器人进行铸件打磨的示意图；图中1为对标准铸件和待打磨铸件进行表面特征扫描的装置(可以为线激光传感器)，2为激光线形成的激光平面，3为标准铸件或待打磨铸件。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，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过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。