本发明涉及视觉定位领域，具体涉及一种兼容多型号待测工件的视觉检测方法、系统及其应用。
背景技术：
1、目前，视觉检测方案已经广泛应用在加工制造业，具有精度高、自动化程度高的特点，视觉检测方案旨在机器人末端装上“眼睛”，利用安装在机器人末端的视觉检测传感器获取待测工件上的特征，进而实现对工件的智能监控。在汽车、船舶、航空航天等高精度制造领域，为了保证检测精度，需要保障待测工件与视觉检测传感器之间的相对位置固定，为了实现这一目的，现有技术方案可分成以下两种：
2、方案一、在检测工位中安装高精度定位工装，将待测工件固定，依靠定位工装的加工精度保障不同的待测工件落位后，位置不发生偏移；如：高精度定位工装上会设置多个定位销，以待测工件的定位孔作为定位基准，使用时，插入到待测工件的定位孔中，销孔配合限制待测工件的自由度，控制待测工件在x、y、z三个轴向的直线运动，和绕着x、y、z的旋转运动的六个自由运动度。
3、此方案具有以下问题：成本高，对于多型号的待测工件，需要匹配加工多个定位工装，需要耗资巨大，特别是适配于大型工件的定位工装(如：车身、飞机机身骨架、飞机机身蒙皮等定位工装)。
4、方案二、在定位工装上增加辅件，参见专利文献cn 109443273 b利用三维测量系统对待测工件进行精确定位的方法，其通过解算待测工件安装在夹具(定位工装)前、后的坐标系与理论坐标系的转换关系，实现了对待测工件的精确定位。该方案解决了多个同一型号工件落位偏差的技术问题。
5、该方案存在以下问题，每次待测工件落位后，均需要利用三维测量系统(激光跟踪仪、三坐标机、三维扫描仪)测量辅件，操作复杂、耗时长。
6、值得强调的是，无论是方案一还是方案二，均未涉及对多型号工件视觉定位方案的改进，而现有技术中，在增加新型号待测工件时，需要利用标准仪器(激光跟踪仪、三坐标机等)采集新型号待测工件上的特征，建立待测工件坐标系与标准仪器坐标系之间的转换关系，再利用标准仪器标定机器人建立机器人基坐标系与标准仪器坐标系之间的转换关系，通过标准仪器中转，建立待测工件坐标系与机器人基坐标系之间的转换关系，实现对新型号工件的定位。该方法过程繁琐，需要在机器人末端安装特征(如跟踪仪靶球)，并且令机器人变化多个位姿，标准仪器采集特征信息，构建转换关系，通常需要耗时6小时以上，耗时长，占用生产节拍。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本发明提供了一种兼容多型号待测工件的视觉检测方法、系统及其应用，对于新、旧待测工件设计了不同的定位机制，通过视觉定位传感器采集特征i解算对应的转换关系，既保证了定位精度，又提升了定位速度。对于新型号待测工件无需标准仪器再参与定位过程，也无需安装昂贵的定位工装，相比于现有方法，大大缩减了检测时间。
2、本发明技术方案如下：
3、一种兼容多型号待测工件的视觉检测方法，所述待测工件放置在检测区域内，所述检测区域的周围固定设有末端安装视觉检测传感器的机器人和视觉定位传感器；所述视觉检测传感器用于采集待测工件图像；所述视觉定位传感器用于采集待测工件上的特征i；所述特征i为待测工件上固有的特征孔、特征球或特征点；特征i有多个；
4、预先进行以下过程获取基准数据和机器人测量轨迹：
5、从多型号待测工件中任选一个作为基准工件，将其放置在检测区域内，视觉定位传感器采集基准工件上的特征i，解算各特征i在视觉定位传感器坐标系下的坐标，记为基准坐标；利用标准仪器标定得出的机器人基坐标系与基准工件坐标系之间的转换矩阵，记为基准转换矩阵；结合已标定的机器人基坐标系与视觉定位传感器之间的关系，得出视觉定位传感器坐标系与基准工件坐标系之间的转换矩阵，记为定位矩阵；
6、将基准工件的型号、基准坐标、基准转换矩阵和定位矩阵存入基准数据库，作为一组基准数据；
7、基于视觉检测传感器的检测需求，确定各型号的待测工件检测时的机器人轨迹，获取在各采图位置视觉检测传感器坐标系与机器人基坐标系之间的转换关系，将其与待测工件型号、机器人轨迹进行关联存储；
8、测量时，利用以下步骤对待测工件进行视觉检测：
9、获取当前待测工件的型号；待测工件放置在检测区域内，利用视觉定位传感器采集待测工件上的特征i，解算各个特征i在视觉定位传感器坐标系下的坐标，记为实测坐标；
10、判断当前待测工件与前一个待测工件是否为同一型号；若否，利用方式a处理，若是，利用方式b处理：
11、方式a：
12、记当前待测工件上的特征i在工件理论数模坐标系中的坐标为理论坐标；利用理论坐标与实测坐标，得出待测工件理论数模坐标系与视觉定位传感器坐标系之间的转换矩阵，记为rt移动；从基准数据库中选取任意型号的待测工件所对应的定位矩阵和基准转换矩阵，分别记为rt定位和rt基准、利用以下公式得出当前待测工件坐标系与机器人基坐标系之间的转换矩阵r实际＝rt移动×(rt定位)-1×rt基准；
13、根据当前待测工件的型号调取对应的机器人轨迹；沿机器人轨迹，视觉检测传感器在预设图像采集位置对待测工件进行图像采集，通过rt实际对当前待测工件进行定位，将采集到的待测工件图像中的测点坐标转换到当前待测工件坐标系下；
14、与此同时，记当前实测坐标为基准坐标；记rt移动、rt实际分别为当前待测工件的定位矩阵、基准转换矩阵；
15、将当前待测工件的型号及其对应的基准坐标、定位矩阵、基准转换矩阵和示教好的机器人测量轨迹新增为一组基准数据，存入基准数据库；
16、方式b：
17、基于当前待测工件的型号，在基准数据库中查找该型号所对应的基准坐标、基准转换矩阵和机器人测量轨迹；
18、利用实测坐标与基准坐标解算待测工件的位置偏移矩阵，将其发送到机器人控制器，修正机器人测量轨迹，视觉检测传感器利用修正后的机器人测量轨迹采集待测工件图像；
19、利用查找到的基准转换矩阵对当前待测工件进行定位，将待测工件图像中的测点坐标转换到当前待测工件坐标系下。
20、进一步，利用标准仪器标定得出的机器人基坐标系与基准工件坐标系之间的转换矩阵，记为基准转换关系；标定过程如下：
21、利用标准仪器采集基准工件上的多个特征ii，建立基准工件坐标系，并获取基准工件坐标系与标准仪器坐标系之间的转换矩阵；
22、利用标准仪器采集各姿态下的机器人末端的多个特征ii，结合机器人运动学模型解算出机器人基坐标系与标准仪器坐标系之间的转换矩阵；
23、所述特征ii为特征孔、特征球或特征点；
24、结合上述两个转换矩阵，得出机器人基坐标系与基准工件坐标系之间的转换矩阵，记为基准转换关系。
25、优选，所述标准仪器包括所述标准测量仪为三坐标机、激光跟踪仪、摄影测量系统、全站仪、经纬仪或者关节臂式测量机。
26、优选，特征i和特征ii均至少包括4个，且不共面。
27、优选，当待测工件尺寸较大，机器人和视觉检测传感器均设有多个，预先利用标准仪器标定各个机器人之间的相互位置关系，再任取一个机器人解算机器人基坐标与待测工件坐标系之间的关系。
28、优选，所述视觉定位传感器设有2～8个。
29、本发明还公开了基于上述兼容多型号待测工件的视觉检测方法的视觉检测系统，包括：基准工件处理、基准数据存储模块、型号判断模块、新型号定位模块、旧型号定位模块和检测信息存储模块；
30、基准数据存储模块分别与基准工件处理模块、新型号定位模块以及旧型号定位模块连接，用于存储基准数据以及机器人轨迹信息；
31、基准工件处理模块用于获取基准工件的基准坐标、基准转换矩阵、定位矩阵；并基于视觉检测传感器的检测需求，确定各型号的待测工件检测时的机器人轨迹；
32、型号判断模块分别与新型号定位模块、旧型号定位模块连接，用于判断当前待测工件与前一个待测工件是否为同一型号，并将其分类到对应的模块(新型号定位模块或是旧型号定位模块连接)中处理；
33、新型号定位模块用于获取新型号待测工件对应的基准转换矩阵和基准坐标，并将其与型号一并存储到基准数据存储模块；同时，利用新获取的基准转换矩阵对当前待测工件进行定位，并将待测工件图像中的坐标点转换到当前待测工件坐标系下，发送到检测信息存储模块；
34、旧型号定位模块用于获取旧型号待测工件对应的偏移矩阵，修正机器人测量轨迹；同时，在基准数据存储模块中查找到型号一致的基准数据，利用该基准数据中的基准转换矩阵对当前待测工件进行定位，并将待测工件图像中的坐标点转换到当前待测工件坐标系下，发送到检测信息存储模块；
35、检测信息存储模块分别与新型号定位模块、旧型号定位模块连接，用于存储转换到当前待测工件坐标系下的坐标。
36、本发明还公开了一种利用所述兼容多型号待测工件的视觉检测方法进行精度评估的方法，包括：记待测工件图像中的测点坐标转换到当前待测工件坐标系下的坐标为测量坐标，将测量坐标与其在工件理论数模坐标系中的坐标作差，判断差值是否处于预设区间，若是，则待测工件加工精度满足要求，若否，则待测工件加工精度不满足要求。
37、优选，获取当前待测工件的型号的方式为：
38、在检测区域中设置：工件型号射频读写器或者工件型号图像采集传感器，根据射频信号或者型号图像识别出当前待测工件的型号。
39、本发明方案具有以下优点：
40、实际检测时，基准数据可直接调用，不占用节拍。
41、在检测区域周围固定视觉定位传感器，依靠其采集特征i(特征孔、球、点)，根据特征i的坐标，利用刚体变换获取转换关系，对于新、旧待测工件设计了不同的定位机制，既保证了定位精度，又提升了定位速度，检测过程快速有效。
42、值得注意的是，本方案中，对于新型号待测工件的定位过程，无需标准仪器(跟踪仪、三坐标机等)再参与，而是依靠坐标系转换得出，耗时短，定位新型号工件仅需30分钟，相比于现有方法，大大缩减了定位和检测时间。
43、此外，本方案中，待测工件只需要落位到检测区域即可，无需安装到复杂且昂贵的定位工装/支架上，不仅节约了加工成本还节省了安装时间。