【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机加工，尤其涉及一种用于多型变铸件打磨的结构光三维视觉定位方法和三维视觉平台。
技术介绍
0、技术背景
1、铸件是通过将冶炼好的液态金属注入铸型内，开模后会有合模线、冒口等残存部分。铸件的后处理是铸造工艺完成后处理的关键工序，目的主要是清理冒口等残存部分。传统处理方式基本以人工打磨方式为主。这种方式存在着劳动强度大，作业环境恶劣，安全隐患严重，成品一致性差，用工难，生产效率低等诸多问题。
2、近年来，机器人在制造业应用越来越广泛，采用自动化打磨也已成为铸造行业主要手段之一。有的铸件形状简单、热变形小为少形变铸件；有的铸件结构复杂、热变形大为多形变铸件。自动化打磨针对形变小、一致性好的铸件有着打磨效率高，质量好等优点。目前的机器人打磨系统主要依靠示教方式进行路径规划及打磨工艺设定，智能化程度低，对于多形变铸件，不能有效打磨。为了解决多型变铸件打磨过程中的产品自动化定位问题，尤其针对铸件局部表面质量一致性较差时，亟需提供一致性好、定位精度高的用于铸件打磨的视觉定位方法。
技术实现思路
1、基于上述问题，本专利技术提出了一种面向多型变铸件打磨的结构光三维视觉定位方法，引导工业机器人自动打磨作业。
2、所采用的技术方案是：一种面向多型变铸件打磨的结构光三维视觉定位方法，步骤如下：
3、步骤一:标定3d结构光工业相机图像坐标系与工业机器人坐标系之间的位姿关系变换矩阵，完成手眼标定；
4、步骤二:通过工业机器人改变3d结
5、步骤三:通过工业机器人坐标变换和步骤一中的手眼标定的结果，将步骤二中扫描的多型变铸件的各个视角测量的点云数据转换至工业机器人基座标系，实现多视角下点云的粗拼接；
6、步骤四:在完成步骤三中的粗拼接后，使用经典的icp算法进行精拼接，降低拼接误差，实现整个铸件的三维点云模型，即形成铸件的重构模型；
7、步骤五:对步骤四中的重构模型进行预处理，生成稀疏化后的重构模型；其中的预处理包括点云降噪、点云稀疏化处理和计算提取铸件的特征点信息；
8、步骤六：对铸件的标准cad模型即理想模型，进行点云稀疏化处理和计算提取铸件的特征点信息，生成稀疏化后的理想模型；
9、步骤七：对步骤五中的稀疏化后的重构模型和步骤六中稀疏化后的理想模型进行点云对齐配准，进行精确匹配；
10、步骤八：经过步骤七的精确匹配后，采用快速最近邻搜索库即flann，对差异点云进行快速搜索，实现定位；
11、步骤九：采用逼近法计算出当前差异点云的最小体积包围盒，将得到的最小体积包围盒作为crop-box过滤器，用crop-box过滤器将差异点云沿其最长边方向分割为若干个部分，将分割后的每个部分的小区域点云存储为向量形式，并使用平均距离法计算每个小区域点云的质心；
12、步骤十：使用最近邻搜索法找到重构点云上距离每个小区域点云的质心最近的点作为加工路径点，计算重构点云与理想点云高度方向的差值作为打磨量。
13、进一步的，步骤一中的手眼标定，步骤如下：将视觉标定板放在工作台的中间位置上，通过移动工业机器人使得3d结构光工业相机到一个位置拍摄标定板，此时记录下标定板中角点在3d结构光工业相机坐标系中的坐标值；同时通过移动工业机器人使打磨工具接触相应的角点，并记录此时工业机器人的坐标值；
14、通过改变3d结构光工业相机拍摄位姿，重复手眼标定步骤4-6次后，将得到的数据填写到abb机器人工具标定界面，则自动求出相应的3d结构光工业相机及打磨工具的位姿变换矩阵。
15、基于一种面向多型变铸件打麿的结构光三维视觉定位方法的三维视觉平台，包括工业机器人、3d结构光工业相机、工作台和工控机；工业机器人末端关节固定3d结构光工业相机，工业机器人调整3d结构光工业相机拍摄高度与角度，3d结构光工业相机获取若干个不同视角的铸件点云数据，在定位后使用工业机器人对铸件进行打磨加工；工业机器人的前方设置有工作台，放置和固定目标铸件；工控机通过工业网线分别连接工业机器人和3d结构光工业相机。
16、本专利技术的有益效果为：针对多型变铸件结构复杂、一致性较差的特点，提出采用3d视觉系统实现对铸件加工区域同时定位与打磨量测量方法，引导机器人自动打磨作业。本方法特别适合仅需去除合模线、冒口等非连续轨迹打磨的铸件，对工业中大中型铸件的打磨加工具有重要的意义。
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1.一种面向多型变铸件打磨的结构光三维视觉定位方法，其特征在于：步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种面向多型变铸件打磨的结构光三维视觉定位方法，其特征在于所述的步骤一中的手眼标定，步骤如下：将视觉标定板放在工作台的中间位置上，通过移动工业机器人使得3D结构光工业相机到一个位置拍摄标定板，此时记录下标定板中角点在3D结构光工业相机坐标系中的坐标值；同时通过移动工业机器人使打磨工具接触相应的角点，并记录此时工业机器人的坐标值；
3.基于一种面向多型变铸件打磨的结构光三维视觉定位方法的三维视觉平台，其特征在于包括工业机器人、3D结构光工业相机、工作台和工控机；所述的工业机器人末端关节固定3D结构光工业相机，所述的工业机器人调整3D结构光工业相机拍摄高度与角度，3D结构光工业相机获取若干个不同视角的铸件点云数据，在定位后使用所述的工业机器人对铸件进行打磨加工；所述的工业机器人的前方设置有工作台，放置和固定目标铸件；所述的工控机通过工业网线分别连接工业机器人和3D结构光工业相机。
【技术特征摘要】
1.一种面向多型变铸件打磨的结构光三维视觉定位方法，其特征在于：步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种面向多型变铸件打磨的结构光三维视觉定位方法，其特征在于所述的步骤一中的手眼标定，步骤如下：将视觉标定板放在工作台的中间位置上，通过移动工业机器人使得3d结构光工业相机到一个位置拍摄标定板，此时记录下标定板中角点在3d结构光工业相机坐标系中的坐标值；同时通过移动工业机器人使打磨工具接触相应的角点，并记录此时工业机器人的坐标值；
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