一种基于视觉引导机器人打磨构件焊缝的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于视觉引导机器人打磨构件焊缝的系统和方法，所述系统包括：激光传感器、图像采集模块、上位机、机器人和浮动打磨头；所述激光传感器、图像采集模块和浮动打磨头均安装在机器人六轴末端；所述激光传感器用于采集机器人与构件的相对位置；所述图像采集模块用于在特定位置采集构件的图像信息；所述上位机用于对该图像信息进行处理，以确定出焊缝位置，并控制机器人带动浮动打磨头对焊缝进行打磨。本发明专利技术所述系统通过激光传感器进行采集图像的自动定位，能够保证每次采集图像位置的准确性和唯一性，该系统能够实现全自动打磨，工作效率高，操作简洁，便于工人操作，打磨出来的产品质量有保证，有利于企业的高效高质量生产。

A Visual Guided Robot System and Method for Grinding Weld of Components

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉引导机器人打磨构件焊缝的系统和方法
本专利技术涉及机器人打磨
，具体涉及一种基于视觉引导机器人打磨构件焊缝的系统和方法。
技术介绍
随着制造业的高速发展，海运船舶大型化使得港机装备大型化成为必然趋势。而箱梁、桁架等典型大型构件是港机制造中工作量最大的环节。现阶段，我国港机企业在对大型构件焊缝的打磨处理还主要依靠人工手动打磨，自动化程度低，打磨效率低下，且工人所处的打磨作业环境恶劣，不利于工人的身体健康。此外，人工打磨的质量很大程度上取决于工人的操作技术水平，不同工人的打磨水平不同，致使打磨出来的产品质量无法保证，不利于企业的高效高质量生产。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于视觉引导机器人打磨构件焊缝的系统和方法。为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于视觉引导机器人打磨构件焊缝的系统，包括：激光传感器、图像采集模块、上位机、机器人和浮动打磨头；其中，所述激光传感器、所述图像采集模块和所述浮动打磨头均安装在所述机器人六轴末端；所述激光传感器、所述图像采集模块、所述机器人和所述浮动打磨头分别与所述上位机电连接；所述激光传感器用于采集所述机器人与构件的相对位置；所述图像采集模块用于在特定位置采集所述构件的图像信息；所述上位机用于对所述图像信息进行处理，以确定出焊缝位置，并控制所述机器人带动所述浮动打磨头对所述焊缝进行打磨。可选的，所述系统还包括：防护装置；所述防护装置安装在所述机器人六轴末端，且将所述激光传感器和所述图像采集模块包围，以对所述激光传感器和所述图像采集模块进行保护。可选的，所述防护装置包括：气缸和翻转盖；所述气缸与所述上位机电连接，所述气缸能够在所述上位机的控制下推动所述翻转盖进行开启和闭合。可选的，所述图像采集模块为二维工业相机。本专利技术还提供了一种基于视觉引导机器人打磨构件焊缝的方法，包括：对相机以及相机与浮动打磨头的空间位置进行标定；在上位机的控制下，机器人到达构件焊缝的指定位置；其中，所述指定位置由激光传感器确定；采集所述构件焊缝的图像信息；对所述图像信息进行处理，确定出待打磨焊缝的类型以及打磨的起始点和终止点；根据打磨的起始点和终止点，控制所述机器人按照预定义好的姿态对所述焊缝进行打磨。可选的，所述对所述图像信息进行处理，包括：对所述图像信息进行预处理；对预处理后的图像进行阈值分割；对阈值分割后的图像进行特征提取；根据提取的特征确定出待打磨焊缝的类型以及打磨的起始点和终止点。可选的，所述根据打磨的起始点和终止点，控制机器人按照预定义好的姿态对所述焊缝进行打磨，具体包括：上位机将打磨的起始点和终止点发送给机器人，机器人按照预定义好的姿态将浮动打磨头放置于打磨的起始点后反馈给上位机，上位机向机器人和浮动打磨头发送信号，控制所述浮动打磨头开启，以对所述焊缝进行打磨；当打磨完焊缝后，所述机器人将打磨完成的信息反馈给上位机。可选的，所述方法还包括：在上位机接收到打磨完成的信息后，控制所述相机再次采集所述构件焊缝的图像信息；根据所述图像信息判断打磨效果。可选的，所述方法还包括：在所述激光传感器进行定位或所述相机采集所述构件焊缝的图像信息时，控制防护装置的翻转盖保持开启状态；其它情况下，控制所述防护装置的翻转盖保持闭合状态，以防止打磨产生的碎屑和其他灰尘飞入所述激光传感器和所述相机内。可选的，所述机器人对所述焊缝进行恒力打磨。本专利技术采用以上技术方案，所述基于视觉引导机器人打磨构件焊缝的系统，包括：激光传感器、图像采集模块、上位机、机器人和浮动打磨头；其中，所述激光传感器、所述图像采集模块和所述浮动打磨头均安装在所述机器人六轴末端；所述激光传感器、所述图像采集模块、所述机器人和所述浮动打磨头分别与所述上位机电连接；所述激光传感器用于采集所述机器人与构件的相对位置；所述图像采集模块用于在特定位置采集所述构件的图像信息；所述上位机用于对所述图像信息进行处理，以确定出焊缝位置，并控制所述机器人带动所述浮动打磨头对所述焊缝进行打磨。本专利技术所述系统采用激光传感器进行采集图像的自动定位，保证了每次采集图像位置的准确性和唯一性，提高了工作效率；通过上位机协调控制采图定位、图像处理和恒力打磨等过程，实现了基于视觉引导的机器人全自动打磨，本系统操作简洁，便于工人操作，完全改变了现有打磨状况，提高了生产效率，有极大的工程实用价值；此外，本系统通过防护装置能够防止机器人打磨时产生的碎屑和其他灰尘飞入所述激光传感器和所述相机内，该装置体积小巧，操作便捷、保护性能好。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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是本专利技术基于视觉引导机器人打磨构件焊缝的系统一种实施例提供的结构示意图；图2是图1所述系统的工作原理示意图；图3是图1所述实施例中相机和激光传感器防护装置的结构示意图；图4是图3所述防护装置中翻转盖所在一侧的结构示意图；图5是超大型构件打磨总体布局示意图；图6是本专利技术基于视觉引导机器人打磨构件焊缝的方法实施例一提供的流程示意图；图7是本专利技术基于视觉引导机器人打磨构件焊缝的方法实施例二提供的流程示意图。图中：1、激光传感器；2、图像采集模块；3、上位机；4、机器人；5、浮动打磨头；6、防护装置；61、气缸；62、翻转盖；7、超大型构件；8、龙门架。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。图1是本专利技术基于视觉引导机器人打磨构件焊缝的系统一种实施例提供的结构示意图。如图1和图2所示，本实施例所述的基于视觉引导机器人打磨构件焊缝的系统，包括：激光传感器1、图像采集模块2、上位机3、机器人4和浮动打磨头5；其中，所述激光传感器1、所述图像采集模块2和所述浮动打磨头5均安装在所述机器人4六轴末端；所述激光传感器1、所述图像采集模块2、所述机器人4和所述浮动打磨头5分别与所述上位机3电连接；所述激光传感器1用于采集所述机器人4与构件的相对位置；所述图像采集模块2用于在特定位置采集所述构件的图像信息；所述上位机3用于对所述图像信息进行处理，以确定出焊缝位置，并控制所述机器人4带动所述浮动打磨头5对所述焊缝进行打磨。进一步的，所述系统还包括：防护装置6；如图3至图4所示，所述防护装置6安装在所述机器人4六轴末端，且将所述激光传感器1和所述图像采集模块2包围，以对所述激光传感器1和所述图像采集模块2进行保护。所述防护装置6包括：气缸61和翻转盖62；所述气缸61与所述上位机3电连接，所述气缸61能够在所述上位机3的控制下推动所述翻转盖62进行开启和闭合。进一步的，所述图像采集模块2为二维工业相机。在实际使用中，如图5所示，在对超大型构件7焊缝进行打磨时，工业机器人4设置在龙门架8上，超大型构件7放置在龙门架8下，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视觉引导机器人打磨构件焊缝的系统，其特征在于，包括：激光传感器、图像采集模块、上位机、机器人和浮动打磨头；其中，所述激光传感器、所述图像采集模块和所述浮动打磨头均安装在所述机器人六轴末端；所述激光传感器、所述图像采集模块、所述机器人和所述浮动打磨头分别与所述上位机电连接；所述激光传感器用于采集所述机器人与构件的相对位置；所述图像采集模块用于在特定位置采集所述构件的图像信息；所述上位机用于对所述图像信息进行处理，以确定出焊缝位置，并控制所述机器人带动所述浮动打磨头对所述焊缝进行打磨。

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉引导机器人打磨构件焊缝的系统，其特征在于，包括：激光传感器、图像采集模块、上位机、机器人和浮动打磨头；其中，所述激光传感器、所述图像采集模块和所述浮动打磨头均安装在所述机器人六轴末端；所述激光传感器、所述图像采集模块、所述机器人和所述浮动打磨头分别与所述上位机电连接；所述激光传感器用于采集所述机器人与构件的相对位置；所述图像采集模块用于在特定位置采集所述构件的图像信息；所述上位机用于对所述图像信息进行处理，以确定出焊缝位置，并控制所述机器人带动所述浮动打磨头对所述焊缝进行打磨。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：防护装置；所述防护装置安装在所述机器人六轴末端，且将所述激光传感器和所述图像采集模块包围，以对所述激光传感器和所述图像采集模块进行保护。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述防护装置包括：气缸和翻转盖；所述气缸与所述上位机电连接，所述气缸能够在所述上位机的控制下推动所述翻转盖进行开启和闭合。4.一种基于视觉引导机器人打磨构件焊缝的方法，其特征在于，包括：对相机以及相机与浮动打磨头的空间位置进行标定；在上位机的控制下，机器人到达构件焊缝的指定位置；其中，所述指定位置由激光传感器确定；采集所述构件焊缝的图像信息；对所述图像信息进行处理，确定出待打磨焊缝的类型以及打磨的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄继强，方伟，薛龙，曹楷顺，黄军芬，曹俊芳，曹莹瑜，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：北京,11