基于实物定位选取加工区域的确定方法及自动打磨装置与流程

本发明涉及工业机器人工具自动换装装置技术领域，特别是一种机器自动加工实物定位选取加工区域确定方法及自动打磨装置。

背景技术：

工业机器人是智能制造重要的自动化装备。打磨机器人代替人工进行打磨抛光作业，主要用于工件的表面打磨、抛光等作业，广泛应用于汽车行业、卫浴五金行业、it行业等行业。在各种打磨作业中，首先要选取打磨工件的打磨区域，现有的方法往往是在通过人工方法，或者将一个打磨工件，从起点到终点依次逐步打磨，整个打磨工件不分区域，按照统一的方式进行打磨，这种方式显然不符合不同情况的需要，因为，对于大型的工件，表面需要打磨的部分情况往往不同，需要采用不同的方式进行打磨，这就需要确定不同的打磨区域；如果表面不规则，按照同一打磨方式很有可能会造成某些区域无法进行打磨，有些区域过度打磨；况且，大型工件还有可能会被其他部分遮挡，造成大型工件的打磨区域的选取更加困难。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于实物定位选取打磨点、区域确定方法及自动打磨装置，该方法自动化程度高、操作容易。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供的基于实物定位选取打磨点确定方法，包括以下步骤：

获取待打磨工件的打磨三维模型；

移动机器人移动到待打磨工件处；

移动设置于机器人上的打磨点识别装置，以适于将打磨点识别装置设置于打磨工件需要打磨的待打磨点上；

获取机器人当前坐标值和打磨点识别装置的位置，并计算出待打磨点在打磨三维模型中对应的轨迹打磨点。

进一步，所述将打磨点识别装置设置于打磨工件所需打磨区域边沿的待打磨点上，具体按照以下步骤进行：

所述打磨点识别装置移动到待打磨点上，判断打磨点识别装置是否能够与打磨点匹配，如果匹配，则该点为打磨点；如果不能够匹配，则调整打磨点识别装置在打磨工件上的位置，重复上面的操作过程直到打磨点识别装置与待打磨点匹配。

进一步，所述打磨点识别装置为设置于机器人上的打磨砂轮或设置于机器人上激光发射装置，所述激光发射装置用于向打磨工件发射激光点，通过移动激光发射装置调整激光点在打磨工件上的位置，重复上面的操作过程直到激光点与待打磨点重合。

本发明提供的打磨区域确定方法，包括以下步骤：

移动打磨点识别装置分别在打磨工件上获取若干轨迹打磨点；

在打磨三维模型中标出计算出的轨迹打磨点；

根据轨迹打磨点在打磨三维模型的分布情况将各轨迹打磨点连接组成打磨区域。

进一步，包括以下步骤：

根据连接组成的打磨区域生成打磨轨迹模型；

根据形成的打磨轨迹模型驱动机器人的打磨装置对待打磨工件进行打磨。

本发明提供的基于实物定位选取区域的自动打磨装置，包括机器人、打磨点识别装置、打磨区域生成单元、控制器和打磨工具；

所述机器人、打磨点识别装置、打磨区域生成单元和打磨工具分别与控制器连接；

所述打磨点识别装置设置于机器人上，所述打磨点识别装置用于获取打磨工件需要打磨的待打磨点，并将待打磨点信息输入到打磨区域生成单元中形成打磨工件的打磨区域，并将打磨区域输入到控制器中，所述控制器根据打磨区域驱动打磨工具对打磨工件进行打磨。

进一步，所述打磨区域生成单元按照以下方式形成打磨区域：

获取待打磨工件的打磨三维模型；

移动机器人移动到待打磨工件处；

移动设置于机器人上的打磨点识别装置，以适于将打磨点识别装置设置于打磨工件需要打磨的待打磨点上；

获取机器人当前坐标值和打磨点识别装置的位置，并计算出待打磨点在打磨三维模型中对应的轨迹打磨点；

在打磨三维模型中标出计算出的轨迹打磨点；

根据轨迹打磨点在打磨三维模型的分布情况将各轨迹打磨点连接组成打磨区域。

进一步，所述将打磨点识别装置设置于打磨工件所需打磨区域边沿的待打磨点上，具体按照以下步骤进行：

所述打磨点识别装置移动到待打磨点上，判断打磨点识别装置是否能够与打磨点匹配，如果匹配，则该点为打磨点；如果不能够匹配，则调整打磨点识别装置在打磨工件上的位置，重复上面的操作过程直到打磨点识别装置与待打磨点匹配。

进一步，所述打磨点识别装置为设置于机器人上的打磨砂轮。

进一步，所述打磨点识别装置为设置于机器人上激光发射装置，所述激光发射装置用于向打磨工件发射激光点，通过移动激光发射装置调整激光点在打磨工件上的位置，重复上面的操作过程直到激光点与待打磨点重合。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的基于实物定位选取打磨区域的方法及自动打磨装置，通过打磨点识别装置从打磨工件实物上获取打磨工件所需打磨区域边沿的待打磨点，然后根据打磨工件的坐标值和打磨点识别装置的位置，计算出待打磨点在打磨三维模型中对应的轨迹打磨点；在打磨三维模型中标出计算出的轨迹打磨点；最终形成打磨轨迹模型；该方法解决了在实际打磨过程中，通过打磨工件的三维模型难以确定打磨区域的问题，由于需要打磨工件的体积大，表面不规则，在三维模型中存在被遮挡的打磨位置，从而导致难以确定打磨工件的实际打磨区域，通过在打磨工件上确定被遮挡的打磨点，进而根据打磨工件在打磨现场中的坐标位置计算出被遮挡的打磨点在三维模型中的对应位置，就可以准确的确定三维模型的打磨区域的选取，提高了打磨过程的效率。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为打磨区域选择方法流程图。

图2为打磨区域的边沿形成示意图。

图3为打磨三角区域的形成示意图。

图4为打磨多边形区域的形成示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，本实施例提供的基于实物定位选取打磨点确定方法，包括以下步骤：

通过扫描待打磨工件生成打磨三维模型；

然后将机器人移动到待打磨工件处，移动设置于机器人上的打磨点识别装置，以适于将打磨点识别装置设置于打磨工件所需打磨区域边沿的待打磨点上。

本实施例提供的机器人可以通过操作工手动实现将机器人移动到打磨工件附近；其中，打磨点识别装置可以用原打磨装置上设置的打磨砂轮来替代，使用时，打磨砂轮停止转动，将打磨砂轮移动到待打磨点上，判断打磨砂轮是否能够与打磨点匹配吻合，如果能够匹配吻合，则该点为打磨点；如果不能够匹配吻合，则调整打磨砂轮在打磨工件上的位置，重复上面的操作过程直到打磨砂轮与打磨点处形状匹配吻合；

获取机器人当前坐标值和打磨点识别装置的位置，并计算出待打磨点在打磨三维模型中对应的轨迹打磨点；

在打磨三维模型中标出计算出的轨迹打磨点；形成打磨轨迹模型；

根据形成的打磨轨迹模型驱动机器人的打磨装置对待打磨工件进行打磨。

本实施例提供的打磨区域通过先确定一个可以实现打磨点，每个打磨点都采用x、y、z三个坐标表示，然后将各个打磨点连接组成一个可以实现打磨的区域，如图2所示，图2为打磨区域的边沿形成示意图。

按上述方法，在需打磨的区域边沿产生若干标记点，标记点的数量根据所选区域的形状确定，标记点所形成的闭合图形要与需选区域符合，如图3所示，图3为打磨三角区域的形成示意图。

通过以上的标记，在图形中形成若干标记点，这些标记点采用不同的颜色明显地标示出来，辅助操作人员在选择打磨区域，或者根据标示的点位自动选出打磨区域。

如图4所述，图4为打磨多边形区域的形成示意图，图中的标记点形成的闭合区域就是所选区域，可以将已选区域设定成打磨区域或不打磨区域。

本实施例提供的打磨点识别装置也可以通过在机器人的打磨机构上安装一个激光指示器，通过激光指示器发出的激光照射在打磨工件上形成的光斑作为定位标记，移动激光指示器使得光斑到达到需要打磨的打磨点上，然后根据机器人当前坐标值和激光指示器的位置计算出待打磨点在打磨三维模型中对应的轨迹打磨点；该方式通过激光照射在打磨工件上而不用将打磨工具(打磨砂轮)移到工件上，减少了打磨点确定所花费的时间和移动打磨点识别装置的路程。

本实施例提供的机器人上设置有摄像头，通过该摄像头获取打磨点识别装置、激光指示器、打磨工件、机器人在打磨现场的图像，并利用摄像头获取的数据信息监测打磨过程所需的相关信息。

本实施例提供的打磨工件由于体积大，形状不规则，打磨工件需要打磨的表面区域情况复杂，通过传统的图像识别很难形成可以正常进行的打磨区域，因此，本本实施例采用通过操作工在打磨工件上采用人工标注的方式，在打磨工件上添加可以被识别的标记线条(如用粉笔等颜色笔画出颜色线条)，打磨工件表面有明显区别的边界线，然后通过图像处理识别出边界线，并在已经生成的打磨三维模型中计算出对应的轨迹边界线，最终形成打磨轨迹模型；根据形成的打磨轨迹模型驱动机器人的打磨装置对待打磨工件进行打磨。

实施例2

本实施例提供的基于实物定位选取区域的自动打磨装置，包括机器人、打磨点识别装置、打磨区域生成单元、控制器和打磨工具；

所述机器人、打磨点识别装置、打磨区域生成单元和打磨工具分别与控制器连接；

所述打磨点识别装置设置于机器人上，所述打磨点识别装置用于获取打磨工件需要打磨的待打磨点，并将待打磨点信息输入到打磨区域生成单元中形成打磨工件的打磨区域，并将打磨区域输入到控制器中，所述控制器根据打磨区域驱动打磨工具对打磨工件进行打磨。

本实施例提到打磨工件可以选择打磨砂轮，或者其他的电刨工具、气刨工具等。

所述打磨区域生成单元按照以下方式形成打磨区域：

获取待打磨工件的打磨三维模型；

移动机器人移动到待打磨工件处；

移动设置于机器人上的打磨点识别装置，以适于将打磨点识别装置设置于打磨工件需要打磨的待打磨点上；

获取机器人当前坐标值和打磨点识别装置的位置，并计算出待打磨点在打磨三维模型中对应的轨迹打磨点；

在打磨三维模型中标出计算出的轨迹打磨点；

根据轨迹打磨点在打磨三维模型的分布情况将各轨迹打磨点连接组成打磨区域。

所述将打磨点识别装置设置于打磨工件所需打磨区域边沿的待打磨点上，具体按照以下步骤进行：

所述打磨点识别装置移动到待打磨点上，判断打磨点识别装置是否能够与打磨点匹配，如果匹配，则该点为打磨点；如果不能够匹配，则调整打磨点识别装置在打磨工件上的位置，重复上面的操作过程直到打磨点识别装置与待打磨点匹配。

所述打磨点识别装置为设置于机器人上的打磨砂轮。

所述打磨点识别装置为设置于机器人上激光发射装置，所述激光发射装置用于向打磨工件发射激光点，通过移动激光发射装置调整激光点在打磨工件上的位置，重复上面的操作过程直到激光点与待打磨点重合。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。