一种浴室柜视觉智能喷涂及换色的实现方法技术

本发明专利技术涉及智能装备喷涂领域，具体是一种浴室柜视觉智能喷涂及换色的实现方法，其具体步骤如下：S1、3D相机扫描获取浴室柜数据；S2、机器人喷涂轨迹规划；S3、机器人喷涂轨迹自动生成；S4、自动切换喷枪喷壶；S5、实际效果是否可行；通过机器视觉系统自动扫描生成浴室柜工件的机器人喷涂轨迹实现工件喷涂过程的快速编程，针对浴室柜产品的多种花色小批量产品，利用集成了快速切换盘、小型喷壶、摆动气缸、喷枪的一体化切换，减少了切换清洗的溶剂消耗，提升生产效率。提升生产效率。提升生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种浴室柜视觉智能喷涂及换色的实现方法


[0001]本专利技术涉及智能装备喷涂领域，具体是一种浴室柜视觉智能喷涂及换色的实现方法。

技术介绍

[0002]目前浴室柜市场随着个性化需求越来越多，为满足个性化需求浴室柜产品的喷涂主要有3种方式：1.往复机喷涂；2.机器人喷涂；3.人工喷涂。大批量花色的平板类产品采用往复机喷涂的方式，但是往复机喷涂局限于平板类的产品，面对异形类产品喷涂时候喷涂效果不好，另外边部喷涂局部无法达到效果，采用往复机喷涂时换花色时间较长，无法导致生产线产能的下降；小批量多花色的产品采用人手持喷枪完成对浴室柜产品喷涂的方式，采用人工喷涂的方式解决多花色的问题时，由于频繁换花色，喷漆工花时间用于反复调漆影响喷涂作业时间，影响喷漆工人的日产出；目前传统的机器人喷涂方式可以解决往复机边部喷涂和异形板件喷涂的问题，但是机器人喷涂面对小批量、多花色产品喷涂时换色清洗消耗溶剂较多、需要频繁换色清洗影响生产有效时间的利用。
[0003]如中国专利申请号为202110324706.3的基于三维点云的喷涂工件建模方法中，包括：通过深度相机Kinectv2扫描得到喷涂工件点云模型；基于统计学方法对喷涂工件点云模型进行滤波以去除噪声点；在体素化网格滤波中加入了提出的边缘保持算法对喷涂工件点云模型进行精简，这在保证喷涂工件点云模型边缘特征不被破坏的前提下减少了数据量；通过聚类分割算法将场景中满足要求的点云数据一一提取出来，形成新的点云数据子集；通过聚类分割算法将喷涂工件的点云模型重建成实体模型，该专利技术能对任意形状的喷涂工件进行建模并且在准确还原喷涂工件的形状的基础上提高了建模的效率，但是对于频繁换色没有具体的深入研究，有一定的缺陷。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提出一种浴室柜视觉智能喷涂及换色的实现方法。
[0005]一种浴室柜视觉智能喷涂及换色的实现方法，其具体步骤如下：
[0006]S1、3D相机扫描获取浴室柜数据：
[0007]1.1、硬件设备选型：根据浴室柜尺寸选择能够采集工件尺寸数据的3D相机组合；
[0008]1.2、硬件设备的安装；
[0009]1.3、三维点云数据处理的具体步骤：
[0010]1.3.1、利用大视野的激光扫描仪，利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面的大量的点云数据；
[0011]1.3.2、点云数据较大，故首先需要对点云数据进行过滤；
[0012]1.3.3、体素化网格滤波算法实现原始点云数据的压缩：体素化网格滤波算法能够在保证点云数据外形特征的基础上实现点云数据的压缩，通过创建三维体素网格，使网格内的重心点近似代表网格内的所有点，假设网格内存在m个点，该网格的重心点如式(1
‑
1)
所示：
[0013][0014]1.3.4、直通滤波与半径滤波：直通滤波算法对点云数据坐标轴特定范围内进行保留和删除操作；半径滤波算法以某点为中心创建一个范围，统计该范围内的点数，当点数大于给定阈值时保留，反之删除；假设当设定半径范围内点数为3时，一些点将被删除，另外一部分点因满足其要求而保留；
[0015]1.3.5、统计滤波：
[0016]统计滤波算法根据数据中心与相邻点之间的距离分布，给定范围并删除不在范围内的点；表示距离均值如式(1
‑
2)，表示距离均值方差如式(1
‑
3)：
[0017][0018][0019]设定阈值T，保留满足阈值条件的点n(x
n
,y
n
,z
n
)如式(1
‑
4)
[0020][0021]1.3.6、针对点云数据的轮廓、分布、几何类特征对数据进行分割处理：
[0022]a、根据数据间不同的特征对浴室柜的数据进行分类；需要点云数据分割并对不同类别的点云数据进行聚类，更好的识别出浴室柜的长、宽、沟槽的深度、沟槽的长度、沟槽的宽度，主要采用随机采样一致性算法即RANSAC分割大面积场景背景，通过聚类分割算法将场景中满足要求的点云数据一一提取出来，形成新的点云数据子集；
[0023]b、获取后的场景点云数据经点云数据预处理得到不同部件对应的点云子集；分别对点云子集进行特征描述并与训练的目标特征描述文件进行匹配，根据投票预测中心点，利用距离均值间的关系进行目标识别；
[0024]c、在线识别部分主要分为以下步骤：
[0025](1)对聚类分割后的点云数据子集进行关键点检测；
[0026](2)对关键点进行FPFH描述；
[0027](3)对于每个关键点对应的FPFH，搜索训练模型中最近的词；
[0028](4)对于每一个关键点，计算其类别投票权重；
[0029](5)根据以上步骤投票预测聚类点云子集的中心点；
[0030](6)利用预测的中心点计算聚类点云子集的距离均值，同时与模型点云的距离均值进行比较，提出匹配相似度，如式(1
‑
5)：
[0031][0032]d、提取匹配相似度最大值对应的聚类点云子集作为所要识别的目标，最终实现场景目标的识别；
[0033]S2、机器人喷涂轨迹规划：
[0034]2.1、通过创建浴室柜目标的模型点云数据与实际场景中识别的浴室柜目标的点云数据进行配准，计算两点云数据之间的变换关系，进而求得实际浴室柜目标的位姿；
[0035]2.2、通过SAXPS软件对获取的图像进行不同实体的提取，实体具体包括外部边沿、内部边沿和正面组成了喷涂工件，所有这些实体通过使用几何基元来表示，然后这些特征将被检测和发送至轨迹映射模块中；
[0036]2.3、匹配数据库面、边喷涂轨迹则生成面喷涂轨迹程序；
[0037]2.4、匹配数据库沟槽喷涂轨迹则生成沟槽喷涂轨迹程序；
[0038]2.5、匹配数据库弧形件喷涂轨迹则生成弧形件喷涂轨迹程序；
[0039]2.6、机器人与视觉通讯的建立，采用TCPIP通讯技术完成路径规划的程序发送至机器人；
[0040]2.7、项目的目标是为一个任何形状和尺寸的工件找到一个最理想的自动喷涂轨迹，通过机器人喷涂覆盖整个工件，受限部位得到满足，不同的工件部位可以喷涂到：工件正面，外表面和内表面；
[0041]S3、机器人喷涂轨迹自动生成：
[0042]3.1、一个任何形状和尺寸的工件找到一个最理想的自动喷涂轨迹，通过机器人喷涂覆盖整个工件，不同的工件部位可以喷涂到：工件正面，外表面和内表面。
[0043]3.2、喷涂顺序的设置：根据浴室柜产品的喷涂工艺要求添加工件上各特征的喷涂顺序；
[0044]3.3、同步参数：同步参数指令可将已配置完成的一台机器人的工艺参数同步至另一台机器人；若同步成功，则有弹窗提示；
[0045]3.4、参数模板管理；
[0046]3.5、平面、外边、内边、沟槽、平面线参数是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浴室柜视觉智能喷涂及换色的实现方法，其特征在于：其具体步骤如下：S1、3D相机扫描获取浴室柜数据1.1、硬件设备选型：根据浴室柜尺寸选择能够采集工件尺寸数据的3D相机组合；1.2、硬件设备的安装；1.3、三维点云数据处理；S2、机器人喷涂轨迹规划：2.1、通过创建浴室柜目标的模型点云数据与实际场景中识别的浴室柜目标的点云数据进行配准，计算两点云数据之间的变换关系，进而求得实际浴室柜目标的位姿；2.2、通过SAXPS软件对获取的图像进行不同实体的提取，实体具体包括外部边沿、内部边沿和正面组成了喷涂工件，所有这些实体通过使用几何基元来表示，然后这些特征将被检测和发送至轨迹映射模块中；2.3、匹配数据库面、边喷涂轨迹则生成面喷涂轨迹程序；2.4、匹配数据库沟槽喷涂轨迹则生成沟槽喷涂轨迹程序；2.5、匹配数据库弧形件喷涂轨迹则生成弧形件喷涂轨迹程序；2.6、机器人与视觉通讯的建立，采用TCPIP通讯技术完成路径规划的程序发送至机器人；2.7、项目的目标是为一个任何形状和尺寸的工件找到一个最理想的自动喷涂轨迹，通过机器人喷涂覆盖整个工件，受限部位得到满足，不同的工件部位可以喷涂到：工件正面，外表面和内表面；S3、机器人喷涂轨迹自动生成：3.1、一个任何形状和尺寸的工件找到一个最理想的自动喷涂轨迹，通过机器人喷涂覆盖整个工件，不同的工件部位可以喷涂到：工件正面，外表面和内表面。3.2、喷涂顺序的设置：根据浴室柜产品的喷涂工艺要求添加工件上各特征的喷涂顺序；3.3、同步参数：同步参数指令可将已配置完成的一台机器人的工艺参数同步至另一台机器人；若同步成功，则有弹窗提示；3.4、参数模板管理；3.5、平面、外边、内边、沟槽、平面线参数是否可行：是则进入下一步，否则回到步骤S2.2；S4、自动切换喷枪喷壶：4.1、喷枪喷壶采用切换盘的方式；4.1.1、搭建适合多种换色的试验台：a、当需要喷涂A花色的工件进入喷涂区时，机器人利用接收信号的方式切换成A花色的喷壶喷枪装置进行喷涂；b、当需要喷涂B花色的工件进入喷涂区时，机器人利用接收信号的方式切换成B花色的喷壶喷枪装置进行喷涂；从而实现喷枪喷壶的快速切换；4.2、快换完成后系统重置可喷涂的面积数值，重复步骤S1；S5、实际效果是否可行：是则结束，否则回到步骤S2。2.根据权利要求1所述的一种浴室柜视觉智能喷涂及换色的实现方法，其特征在于：所
述的步骤S1的1.2中，将3D相机支架安装于喷房入口，工件通过喷房入口时，通过安装在输送设备上的编码器，输出启动和停止扫描的信号出发相机扫描，在扫描周期内3D相机的线激光测量装置测量浴室柜的横截面和材料表面；横截面的测量可以生成三维点集，生成工件的表面积测量数据，获取工件轮廓点云数据。3.根据权利要求2所述的一种浴室柜视觉智能喷涂及换色的实现方法，其特征在于：所述的步骤S1的1.2中图像处理删除所有不需要喷涂的部件例如现场环境中的支撑结构或不想要的部件；同时数据可以通过使用特殊的库进行删除和对传感器的感染信号进行滤波。4.根据权利要求1所述的一种浴室柜视觉智能喷涂及换色的实现方法，其特征在于：所述的步骤S1的1.3中在扫描周期内3D相机的线激光测量装置测量浴室柜的横截面和材料表面，横截面的测量可以生成三维点集，生成工件的表面积测量数据，获取工件轮廓数据。5.根据权利要求1所述的一种浴室柜视觉智能喷涂及换色的实现方法，其特征在于：所述的步骤S1的1.3中三维点云数据处理的具体步骤为：1.3.1、利用大视野的激光扫描仪，利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面的大量的点云数据；1.3.2、点云数据较大，故首先需要对点云数据进行过滤；1.3.3、体素化网格滤波算法实现原始点云数据的压缩：体素化网格滤波算法能够在保证点云数据外形特征的基础上实现点云数据的压缩，通过创建三维体素网格，使网格内的重心点近...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑磊，赵闯，许鹏，
申请(专利权)人：埃夫特智能装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：