基于机器视觉进行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自动化喷胶的方法及系统，采用了三维相机对待喷胶工件进行点云采集，因此能够得到待喷胶的汽车内饰的三维信息；由于对采集到的三维点云进行了点云滤波、下采样、点云拼接、点云分割等预处理，因此能够提高后续轨迹生成步骤的运算效率及精度；基于采集到的三维点云生成了三维网格模型，并进一步基于三维网格模型生成了喷胶轨迹及喷胶参数，因此，本发明专利技术的方法及系统能够通过实时拍摄自动生成喷胶轨迹，并通过喷胶机器人进行自动化喷胶，因此可以对多种具有不同表面的汽车内饰进行自动化喷胶，且汽车内饰在预定工作范围内可以任意角度放置在任意位置，大大提高了生产效率。大大提高了生产效率。大大提高了生产效率。

Method and system of automatic glue spraying based on machine vision

【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉进行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，包括汽车方向盘套、汽车坐垫、汽车脚垫、汽车收纳箱等，汽车内饰的制作过程通常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，从而构成最终的汽车内饰产品，在上述的复合过程中，需要在汽车内饰的表面进行喷胶操作。汽车内饰有许多种，相应地，有多种不同形状的汽车内饰需要进行喷胶操作，因此在实际生产过程中，经常需要根据不同的汽车内饰通过人工干预来切换喷胶方式以及喷胶参数，费时费力且生产效率低。并且，随着技术发展和产品需求的提高，喷胶操作的空间轨迹越来越复杂，精度要求也越来越高，传统人工喷胶方式已难以满足需求，需要通过机器视觉来对喷胶操作进行更精确的定位引导，因此，出现了基于2D机器视觉一些自动化方法。
[0003]但是，由于2D机器视觉无法获得物体的空间坐标信息，所以不支持与形状相关的测量，诸如物体平面度、表面角度、体积，或者区分相同颜色的物体之类的特征，或者在具有接触侧的物体位置之间进行区分，而且2D机器视觉测量物体的对比度，这意味着特别依赖于光照和颜色/灰度变化，测量精度易受变量照明条件的影响，因此，基于2D机器视觉的方法难以满足上述的喷胶操作的需要。
[0004]相比2D机器视觉，3D机器视觉具有多项优势，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

[0005]为解决上述问题，提供一种基于机器视觉进行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：
[0006]本专利技术提供了一种基于机器视觉进行自动化喷胶的方法，基于机器视觉通过喷胶机器人对放置在预定工作范围内的待喷胶汽车内饰进行喷胶操作，其特征在于，包括步骤S1，通过三维相机对汽车内饰进行点云采集，得到基于相机坐标系的点云数据；步骤S2，对点云数据进行预处理，得到基于相机坐标系的汽车内饰的三维点云；步骤S3，基于三维点云生成基于机器人坐标系的三维网格模型；步骤S4，基于三维网格模型以及预先设定的喷胶工艺参数，生成喷胶轨迹以及喷胶轨迹参数；步骤S5，基于喷胶轨迹以及喷胶轨迹参数通过喷胶机器人对汽车内饰进行喷胶操作。
[0007]本专利技术提供的基于机器视觉进行自动化喷胶的方法，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。
[0008]本专利技术提供的基于机器视觉进行自动化喷胶的方法，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，通过所述三维相机从不同视点对汽车内饰进行多次拍摄，得到多个深度图；步骤S1
‑
2，将多个深度图转换为多个部分点云；步骤S1
‑
3，将多个部分点云进行点云拼接，得到三维点云，其中，多个深度图完全覆盖预定工作范围。
[0009]本专利技术提供的基于机器视觉进行自动化喷胶的方法，还可以具有这样的技术特征，其中，所述步骤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，得到三维点云；步骤S2
‑
5，基于点云特征，对三维点云进行点云分割，去除汽车内饰的轮廓以外的点云。
[0010]本专利技术提供的基于机器视觉进行自动化喷胶的方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤S3包括如下子步骤：步骤S3
‑
1，通过手眼标定方法得到坐标系转换矩阵；步骤S3
‑
2，基于坐标系转换矩阵，将基于相机坐标系的三维点云转换为基于机器人坐标系的三维点云；步骤S3
‑
3，对基于机器人坐标系的三维点云进行点云网格化，得到三维网格模型。
[0011]本专利技术提供的基于机器视觉进行自动化喷胶的方法，还可以具有这样的技术特征，其中，三维相机固定在喷胶机器人的末端，手眼标定方法包括如下步骤：步骤A1，采用六点标定法标定机器人工具坐标系；步骤A2，将三维相机以及标定板进行固定，调整喷胶机器人的末端位置姿态使其分别对准标定板上的各个标定物，得到末端位置姿态的数据，并通过三维相机进行拍摄，分别得到标定物在三维图像中的像素位置；步骤A3，基于机器人工具坐标系，末端位置姿态以及像素位置，计算得到坐标系转换矩阵。
[0012]本专利技术提供的基于机器视觉进行自动化喷胶的方法，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，将三维网格模型进行分片，得到多个结构简单的子片；步骤S4
‑
2，基于喷胶工艺参数以及汽车内饰的尺寸，生成喷胶轨迹参数；步骤S4
‑
3，基于喷胶轨迹参数，生成每个子片的子片喷胶轨迹；步骤S4
‑
4，将各个子片喷胶轨迹进行合并，得到喷胶轨迹。
[0013]本专利技术提供的基于机器视觉进行自动化喷胶的方法，还可以具有这样的技术特征，其中，喷胶工艺参数包括喷幅、雾化、流量、喷涂次数以及喷涂速度，喷胶轨迹参数包括轨迹方向以及轨迹行间距。
[0014]本专利技术提供的基于机器视觉进行自动化喷胶的方法，还可以具有这样的技术特征，其中，汽车内饰的数量为多个，喷胶轨迹包括不需要进行喷胶的直线型移动路径，用于使喷胶机器人移动至下一个汽车内饰，喷胶轨迹参数包括主针控制参数。
[0015]本专利技术提供了一种基于机器视觉进行自动化喷胶的系统，其特征在于，包括三维相机，对待喷胶的汽车内饰进行三维摄像；喷胶机器人，对汽车内饰进行喷胶操作；以及控制装置，对三维摄像和喷胶操作的过程进行控制，其中，控制装置包括：点云采集部，通过三维相机采集汽车内饰的三维点云，并对三维点云进行预处理；模型构建部，根据三维点云构建三维网格模型；喷胶轨迹生成部，根据三维网格模型生成喷胶轨迹；以及喷胶控制部，控制喷胶机器人根据喷胶轨迹对汽车内饰进行喷胶操作。
[0016]专利技术作用与效果
[0017]根据本专利技术的基于机器视觉进行自动化喷胶的方法，采用了三维相机对待喷胶的汽车内饰进行点云采集，因此能够得到待喷胶的汽车内饰的三维信息；由于对采集到的三维点云进行了点云滤波、下采样、点云拼接、点云分割等预处理，因此能够提高后续轨迹生
成步骤的运算效率及精度；基于采集到的三维点云生成了三维网格模型，并进一步基于三维网格模型生成了喷胶轨迹及喷胶参数，因此，本专利技术的基于机器视觉进行自动化喷胶的方法能够通过实时拍摄自动生成喷胶轨迹，并通过喷胶机器人进行自动化喷胶，因此可以对多种具有不同表面的汽车内饰进行自动化喷胶，不需要通过人工干预来切换喷胶方法及喷胶参数，且汽车内饰在预定工作范围内可以以任意角度放置在任意位本文档来自技高网...

【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范围内的待喷胶的汽车内饰进行喷胶操作，其特征在于，包括：步骤S1，通过三维相机对所述汽车内饰进行点云采集，得到基于相机坐标系的点云数据；步骤S2，对所述点云数据进行预处理，得到基于相机坐标系的所述汽车内饰的三维点云；步骤S3，基于所述三维点云生成基于机器人坐标系的三维网格模型；步骤S4，基于所述三维网格模型以及预先设定的喷胶工艺参数，生成喷胶轨迹以及喷胶轨迹参数；步骤S5，基于所述喷胶轨迹以及所述喷胶轨迹参数通过所述喷胶机器人对所述汽车内饰进行所述喷胶操作。2.根据权利要求1所述的基于机器视觉进行自动化喷胶的方法，其特征在于：其中，所述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。3.根据权利要求2所述的基于机器视觉进行自动化喷胶的方法，其特征在于：其中，所述步骤S1包括如下子步骤：步骤S1
‑
1，通过所述三维相机从不同视点对所述汽车内饰进行多次拍摄，得到多个深度图；步骤S1
‑
2，将多个所述深度图分别转换为多个部分点云；其中，多个所述深度图完全覆盖所述预定工作范围，所述点云数据为多个所述部分点云的集合。4.根据权利要求1所述的基于机器视觉进行自动化喷胶的方法，其特征在于：其中，所述步骤S2包括如下子步骤：步骤S2
‑
1，对所述点云数据进行点云滤波；步骤S2
‑
2，对所述点云数据进行下采样；步骤S2
‑
3，对所述点云数据进行特征描述及提取，得到点云特征；步骤S2
‑
4，基于所述点云特征，对所述点云数据进行点云拼接，得到所述三维点云；步骤S2
‑
5，基于所述点云特征，对所述三维点云进行点云分割，去除所述汽车内饰的轮廓以外的点云。5.根据权利要求1所述的基于机器视觉进行自动化喷胶的方法，其特征在于：其中，所述步骤S3包括如下子步骤：步骤S3
‑
1，通过手眼标定方法得到坐标系转换矩阵；步骤S3
‑
2，基于所述坐标系转换矩阵，将基于相机坐标系的所述三维点云转换为基于机器人坐标系的所述三维点云；步骤S3
‑
3，对基于机...

【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：