基于机器视觉进行高精度自动化喷胶的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于机器视觉进行高精度自动化喷胶的方法及系统，通过三维相机进行点云采集、预处理以及目标识别，提取得到每个汽车内饰的点云模型；将汽车内饰的点云模型与存储的多个历史点云模型进行比对，匹配得到相似度最高的历史点云模型，并进一步得到了对应的历史喷胶轨迹及参数，基于该历史喷胶轨迹参数，通过喷胶机器人依次对多个汽车内饰进行自动化的喷胶。由于本发明专利技术的方法基于实时三维图像和自动模型匹配自动得到喷胶轨迹及参数，因此不需要根据汽车内饰的种类人为切换喷胶轨迹和参数，也不需要人为示教喷胶机器人，提高了生产效率。此外，还能通过多次的喷胶结果对喷胶轨迹及参数进行迭代优化，持续提升喷胶精度。度。度。

Method and system of high precision automatic glue spraying based on machine vision

【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉进行高精度自动化喷胶的方法及系统


[0001]本专利技术属于智能喷胶
，具体涉及一种基于机器视觉进行高精度自动化喷胶的方法及系统。

技术介绍

[0002]汽车内饰是汽车内部所用的汽车产品，包括汽车坐垫、汽车仪表板、汽车后备箱垫板等，汽车内饰的制作过程一般为在成型的汽车内饰工件上复合上特定材质的皮革或面料，从而形成最终的汽车内饰产品，在上述的复合过程中，需要在汽车内饰工件的表面进行喷胶操作。汽车内饰产品有许多种，相应地，有多种不同形状的汽车内饰需要进行喷胶操作。在实际生产中，汽车内饰的生产通常是多种类、小批量的生产，因此，目前的汽车内饰的自动化喷胶具有以下的问题：第一，在一小批汽车内饰喷胶完成后，需要切换产品，相应地，需要操作人员重新设定喷胶程序，并重新示教机器人的喷胶轨迹，操作繁琐；第二，以上切换过程需要操作人员到机器人的附近进行手动示教，并在机器人与操作终端间往返调整喷胶参数，因此非常耗时，每次切换需要一到两个小时；第三，在一天的生产过程中往往需要进行多次的切换，因此切换过程所花费的时间几乎占到总生产时间的一半，生产效率低下。同时，随着技术发展与产品升级，喷胶的精度要求也越来越高，因此，现有的自动化喷胶技术难以满足上述的多种汽车内饰的高精度喷胶需要。
[0003]通过3D机器视觉的引导能够对机器人进行更精确的控制，从而有望实现高精度的自动化喷胶，然而，目前还缺乏基于3D机器视觉对汽车内饰进行自动化喷胶的方法。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，提供一种基于机器视觉进行高精度自动化喷胶的方法及系统，本专利技术采用了如下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种基于机器视觉进行高精度自动化喷胶的方法，基于机器视觉通过喷胶机器人对放置在预定工作区域内的待喷胶的多个工件进行高精度的喷胶操作，其特征在于，包括步骤S1，通过三维相机对预定工作区域进行点云采集，得到点云数据；步骤S2，对点云数据进行预处理，得到场景点云；步骤S3，对场景点云进行点云聚类分割，得到每个汽车内饰对应的点云模型；步骤S4，对每个汽车内饰，将点云模型分别与多个历史点云模型进行比对，获取相似度最高的历史点云模型；步骤S5，对每个汽车内饰，获取历史点云模型所对应的历史喷胶轨迹以及历史喷胶轨迹参数；步骤S6，按照预先设定的顺序依次对多个汽车内饰进行喷胶操作，具体地，对每个汽车内饰，基于历史喷胶轨迹以及历史喷胶轨迹参数，通过喷胶机器人进行喷胶操作。
[0006]本专利技术提供的基于机器视觉进行高精度自动化喷胶的方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤S4包括如下子步骤：步骤S4
‑
1，对点云模型以及历史点云模型进行重采样，分别得到当前模型关键点和历史模型关键点；步骤S4
‑
2，基于当前模型关键点计算当前模型描述子，基于历史模型关键点计算历史模型描述子；步骤S4
‑
3，对每个历史点云模型，
基于当前模型描述子和历史描述子，将点云模型与历史点云模型进行点云匹配，得到匹配点对以及相似度；步骤S4
‑
4，获取相似度最高的历史点云模型以及对应的匹配点对；步骤S4
‑
5，基于匹配点对，计算点云模型和历史点云模型之间的转换矩阵。
[0007]本专利技术提供的基于机器视觉进行高精度自动化喷胶的方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤S6包括如下子步骤：步骤S6
‑
1，对于每个汽车内饰，基于转换矩阵将历史喷胶轨迹转换为本次喷胶轨迹，并基于转换矩阵将历史喷胶轨迹参数转换为本次喷胶轨迹参数；步骤S6
‑
2，按照预先设定的顺序依次将多个本次喷胶轨迹进行连接，得到最终的喷胶轨迹，并按照预先设定的顺序依次将多个本次喷胶轨迹参数进行合并，得到最终的喷胶轨迹参数；步骤S6
‑
3，基于最终的喷胶轨迹以及最终的喷胶轨迹参数，通过喷胶机器人进行喷胶操作。
[0008]本专利技术提供的基于机器视觉进行高精度自动化喷胶的方法，还可以具有这样的技术特征，其中，根据喷胶结果对历史喷胶轨迹及历史喷胶轨迹参数进行优化及更新，具体包括如下步骤：步骤A1，根据喷胶结果对本次喷胶轨迹以及本次喷胶轨迹参数进行相应的修正；步骤A2，通过转换矩阵将本次喷胶轨迹和本次喷胶轨迹参数转换到历史喷胶轨迹的坐标系；步骤A3，将历史喷胶轨迹更新为本次喷胶轨迹，并将历史喷胶轨迹参数更新为本次喷胶轨迹参数。
[0009]本专利技术提供的基于机器视觉进行高精度自动化喷胶的方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤S1包括如下子步骤：步骤S1
‑
1，通过三维相机从不同视点对工件进行多次拍摄，得到多个深度图；步骤S1
‑
2，将多个深度图分别转换为多个部分点云；其中，多个深度图完全覆盖预定工作区域，点云数据为多个部分点云的集合。
[0010]本专利技术提供的基于机器视觉进行高精度自动化喷胶的方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤S2包括如下子步骤：步骤S2
‑
1，对点云数据进行点云滤波；步骤S2
‑
2，对点云数据进行下采样；步骤S2
‑
3，对点云数据进行特征描述及提取，得到点云特征；步骤S2
‑
4，基于点云特征，对点云数据进行点云拼接，得到场景点云；步骤S2
‑
5，基于点云特征，对场景点云进行点云分割，去除多个汽车内饰以外的点云。
[0011]本专利技术提供的基于机器视觉进行高精度自动化喷胶的方法，还可以具有这样的技术特征，其中，点云聚类分割采用欧式点云聚类分割方法。
[0012]本专利技术提供的基于机器视觉进行高精度自动化喷胶的方法，还可以具有这样的技术特征，其中，历史喷胶轨迹参数包括轨迹方向以及轨迹行间距。
[0013]本专利技术提供的基于机器视觉进行高精度自动化喷胶的方法，还可以具有这样的技术特征，其中，三维相机采用双目视觉方案、三维结构光方案、TOF方案、激光三角法方案中的任意一种或几种的组合。
[0014]本专利技术提供了一种基于机器视觉进行高精度自动化喷胶的系统，其特征在于，包括三维相机，用于对待喷胶的汽车内饰进行三维摄像；喷胶机器人，用于对汽车内饰进行喷胶操作；以及控制装置，用于对三维摄像以及喷胶操作的过程进行控制，其中，控制装置包括：点云采集部，通过三维相机采集包含有汽车内饰的场景点云，并对场景点云进行预处理；历史模型存储部，存储有多个历史点云模型；目标识别部，从场景点云中识别出各个汽车内饰，得到各个汽车内饰所对应的点云模型；模型比对部，将点云模型分别与各个历史点云模型进行比对，得到相似度最高的历史点云模型；喷胶轨迹生成部，获取与相似度最高的
历史点云模型相对应的历史喷胶轨迹以及历史喷胶轨迹参数，并将历史喷胶轨迹转换为基于当前喷胶机器人坐标系的喷胶轨迹；喷胶控制部，控制喷胶机器人根据喷胶轨迹以及历史喷胶轨迹参数依次对汽车内饰进行喷胶操作；以及喷胶轨迹优化部，根据喷胶结果对历史喷胶轨迹以及历史本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉进行高精度自动化喷胶的方法，基于机器视觉通过喷胶机器人对放置在预定工作区域内的待喷胶的多个汽车内饰进行高精度喷胶，其特征在于，包括：步骤S1，通过三维相机对所述预定工作区域进行点云采集，得到点云数据；步骤S2，对所述点云数据进行预处理，得到场景点云；步骤S3，对所述场景点云进行点云聚类分割，得到每个所述汽车内饰的点云模型；步骤S4，对每个所述汽车内饰，将所述点云模型分别与多个历史点云模型进行比对，获取相似度最高的所述历史点云模型；步骤S5，对每个所述汽车内饰，获取相似度最高的所述历史点云模型所对应的历史喷胶轨迹以及历史喷胶轨迹参数；步骤S6，按照预先设定的顺序依次对多个所述汽车内饰进行所述喷胶操作，具体地，对每个所述汽车内饰，基于所述历史喷胶轨迹以及所述历史喷胶轨迹参数，通过所述喷胶机器人进行所述喷胶操作。2.根据权利要求1所述的基于机器视觉进行高精度自动化喷胶的方法，其特征在于：其中，所述步骤S4包括如下子步骤：步骤S4
‑
1，对所述点云模型以及所述历史点云模型分别进行重采样，得到当前模型关键点和历史模型关键点；步骤S4
‑
2，基于所述当前模型关键点计算当前模型描述子，基于所述历史模型关键点计算历史模型描述子；步骤S4
‑
3，对每个所述历史点云模型，基于所述当前模型描述子和所述历史描述子，将点云模型与历史点云模型进行点云匹配，得到匹配点对以及相似度；步骤S4
‑
4，获取相似度最高的所述历史点云模型以及对应的所述匹配点对；步骤S4
‑
5，基于所述匹配点对，计算所述点云模型和所述历史点云模型之间的变换矩阵。3.根据权利要求2所述的基于机器视觉进行高精度自动化喷胶的方法，其特征在于：其中，所述步骤S6包括如下子步骤：步骤S6
‑
1，对于每个所述汽车内饰，通过所述变换矩阵将所述历史喷胶轨迹转换为本次喷胶轨迹，并通过所述变换矩阵将所述历史喷胶轨迹参数转换为本次喷胶轨迹参数；步骤S6
‑
2，按照预先设定的顺序依次将多个所述本次喷胶轨迹进行连接，得到最终的喷胶轨迹，并按照预先设定的顺序依次将多个所述本次喷胶轨迹参数进行合并，得到最终的喷胶轨迹参数；步骤S6
‑
3，基于所述最终的喷胶轨迹以及所述最终的喷胶轨迹参数，通过所述喷胶机器人进行所述喷胶操作。4.根据权利要求3所述的基于机器视觉进行高精度自动化喷胶的方法，其特征在于：其中，根据喷胶结果对所述历史喷胶轨迹及所述历史喷胶轨迹参数进行优化及更新，具体包括如下步骤：步骤A1，根据所述喷胶结果对所述本次喷胶轨迹以及本次喷胶轨迹参数进行相应的优化；步骤A2，通过所述变换矩阵将优化后的所述本次喷胶轨迹和所述本次喷胶轨迹参数转换到所述历史...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉强，黄武，贾朋，
申请(专利权)人：臻越智能装备佛山有限公司，
类型：发明
国别省市：