本发明专利技术涉及一种基于视觉信息的工业机器人磨削系统及方法，该系统利用视频摄像头采集工件图像，利用计算机识别定位工件，通过在线规划机械手爪从当前位置到抓取位置的运动轨迹点，控制机械手爪抓取工件，然后按照预先设定好的磨削操作步骤控制砂带转速和转向，控制工业机器人把工件移动到指定的位置和姿态，打磨抛光工件。系统中视频摄像头实时采集工件图像；计算机识别和定位工件，控制机械手爪抓取工件，控制工件磨削操作中的工业机器人的运动和磨削机的运行的状态；计算机的数据端与工业机器人的控制柜的数据端连接，通过输出轨迹点控制工业机器人的运动；计算机的数据端与磨削机的数据端连接，控制磨削机的启动、停止和砂带的转速、转向。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种磨削系统，特别涉及一种基于视觉信息的工业机器人磨削系统及 方法。
技术介绍
在制造业中，磨削抛光是一道关键的工序，磨削的质量往往决定了产品的档次。传 统的工件磨削主要有人工磨削、专用机床磨削和数控机床磨削这三种模式。然而，人工磨削 工作量大、效率较低，而且工件加工的均一性较差；专用机床通用性不好，只适合批量生产； 数控机床的加工成本较高。此外，抛光车间的大量粉尘对工人的健康造成了威胁。工业机器人具有自动化程度高、灵活性好、操作空间小、能够长时间运行、可编程 控制等众多优点，已渐渐被制造业重视和应用。利用机器人进行磨削既保证产品磨削的均 一性，又提高生产效率，吸引了研究人员的关注。文献“粗糙表面的机器人磨削实验与分 析”(倪小波，金德闻，张济川，中国机械工程，2004，15(22) =1986-1989)分析了磨削过程中 的切向磨削力和横向磨削力的成因和区别；文献“基于SVM的机器人高精度磨削建模”(杨 扬等，机器人，2010，32 (2) 278-282)提出了一种基于支持向量机(SVM)回归的磨削过程建 模方法，改进了机器人磨削过程中对磨削量的控制；文献“用于复杂空间曲面加工的机器人 磨削系统”(洪云飞，李成群，负超，中国机械工程，2006，150-153)提出了一种可用于复杂空 间曲面加工的机器人磨削系统。专利CN101738981A提出了一种基于机器学习的磨削方法， 用以实现高精度的磨削操作。这些研究把关注点集中于磨削操作的精细控制，而在工件抓 取操作上则是利用固定装置配合定位。因此，如何构建一种利用视觉信息的工业机器人磨削系统，实时检测待磨削的工 件，在线规划机械手爪从当前位置到下一个位置的轨迹点，将可以有效地提高磨削操作的 灵活性和智能化程度。
技术实现思路
为了提高工件磨削过程中，工件放置位置的灵活性、工件抓取的智能性，本专利技术的 目的在于提供。该系统通过视频摄像头实 时检测并定位工作台上的工件，在线规划机械手爪从当前位置到抓取点位置的轨迹点，实 现工件抓取的智能化，提高了磨削操作的灵活性。该系统根据预先设定好的磨削操作步骤， 在线规划磨削作业中机械手爪从当前位置到指定的工件磨削的位置姿态的轨迹点，并实时 控制磨削机的转速和转向，完成工件的自动磨削。为了实现所述目的，本专利技术提供了一种基于视觉信息的工业机器人磨削系统，所 述系统包括工业机器人、计算机、机械手爪、视频摄像头、磨削机，在工业机器人上安装有机 械手爪，用来抓取工件；在工作台的正上方固定有视频摄像头，用于实时采集工作台上的工 件图像；计算机中的图像处理单元通过视频信号线与视频摄像头连接；计算机识别和定位 工件，控制机械手爪抓取工件，控制工件磨削操作中的工业机器人的运动和磨削机的运行的状态；计算机的数据端与工业机器人的控制柜的数据端连接，通过输出轨迹点控制工业 机器人的运动；计算机的数据端与磨削机的数据端连接，控制磨削机的启动、停止和砂带的 转速、转向。为了实现所述目的，本专利技术的第二方面是提供一种使用所述基于视觉信息的工业 机器人磨削系统的工业机器人磨削方法，包括以下步骤步骤Sl 根据抓取标定算法建立工业机器人坐标系与视频摄像头坐标系之间的 转换关系；步骤S2 设定工件的初始摆放姿态，采集处于初始摆放姿态中的工件在视频摄像 头视场中不同位置的图像，利用传统的Haar特征提取算法提取工件的Haar特征，得到工件 在视频摄像头视场中不同位置的Haar特征训练集；步骤S3 把工件按照初始摆放姿态放在工作台上，视频摄像头从工作台正上方采 集图像；步骤S4 计算机的图像处理单元对输入的工件图像提取Haar特征，把提取的Haar 特征与训练集的Haar特征做匹配，检测并定位工件；步骤S5 计算机的抓取控制单元根据图像处理单元输出的工件的位置信息，在线 规划机械手爪从当前位置到工件抓取点的运动轨迹点，控制工业机器人移动机械手爪抓取 工件；步骤S6 计算机的磨削操作控制单元根据预先设定的磨削步骤，设置第k步磨削 中磨削机的砂带的转速和转向，1 ^k^ N，N是工件需要磨削的侧面数目；步骤S7 计算机的磨削操作控制单元根据预先设定的第k步磨削中工件的位置姿 态，在线计算机械手爪从当前位置姿态到第k步磨削操作指定的位置姿态的运动轨迹点， 控制机器人把工件移动到指定的位置，磨削机的砂带磨削工件的第k个侧面，1 ^k^N；步骤S8 重复步骤S6和步骤S7，直到工件的所有需要磨削的侧面都已被磨削；步骤S9 工业机器人把磨削好的工件放到指定的位置。本专利技术的有益效果工业机器人、计算机、机械手爪、视频摄像头和磨削机组成了 基于视觉信息的工业机器人工件磨削系统。安装在工作台上方的视频摄像头，实时检测并 定位工件，实现对工件抓取位置的选择，提高了工件放置的灵活性和工件抓取的智能化。工 业机器人磨削系统实现了对工件的自动磨削，保证了工件磨削的均一性，提高了工件磨削 的效率。本专利技术的优点有A)视觉引导下，工业机器人识别工件，在计算机中计算出抓取位置，与传统的示教 方式相比，提高了工业机器人抓取过程的灵活性。B)磨削机的串行信号线与计算机的数据端连接，计算机根据每一步磨削操作的需 求，实时调节砂带的转速和转向，保证了磨削的质量。C)所述基于视觉信息的工业机器人磨削系统，在硬件架构上具有较强的可扩展 性，如可以扩展组建多机器人协作磨削系统、或者组建基于多视角视觉的工业机器人磨削 系统。附图说明图1为本专利技术实施例的基于视觉信息的工业机器人磨削系统的构成图2为本专利技术实施例的计算机内部各单元的结构示意图3本专利技术实施例的基于视觉信息的工件抓取的工业机器人磨削方法的流程图。图中主要部件说明工业机器人1工业机器人本体11工业机器人控制柜12计算机2图像处理单元21工件抓取控制单元22磨削操作控制单元23数据通信单元M串行通信单元25机械手爪3视频摄像头4磨削机5砂带51工作台6工件7视频摄像头固定架8具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施进行详细说明。如图1所示，基于视觉信息的工业机器人磨削系统包括工业机器人1、计算机2、机 械手爪3、视频摄像头4、磨削机5，所述计算机2包括图像处理单元21、工件抓取控制单元 22、磨削操作控制单元23、数据通信单元24、串行通信单元25。在工业机器人1上安装有机 械手爪3，用来抓取工件；在工作台的正上方固定有视频摄像头4，用于实时采集工作台上 的工件图像；计算机2中的图像处理单元21通过视频信号线与视频摄像头4连接；计算机 2识别和定位工件，控制机械手爪3抓取工件，控制工件磨削操作中的工业机器人1的运动 和磨削机5的运行的状态；计算机2的数据端与工业机器人1的控制柜12的数据端连接， 通过输出轨迹点控制工业机器人1的运动；计算机2的数据端与磨削机5的数据端连接，控 制磨削机5的启动、停止和砂带的转速、转向。工业机器人1包括工业机器人本体11和工业机器人控制柜12。工业机器人1为 固高六轴工业机器人或是其他型号的六轴工业机器人。视频摄像头4为DS-2CZ252P摄像 头或是其它型号的摄像头。磨削机5为双头砂带磨削机或是其他型号的砂带磨削机。磨削机5自带变频器，具有网络控制功能，通过RS485串行总线，将磨削机的变频 器与计算机本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于视觉信息的工业机器人磨削系统，其特征在于，系统包括工业机器人（１）、计算机（２）、机械手爪（３）、视频摄像头（４）、磨削机（５），在工业机器人（１）上安装有机械手爪（３），用来抓取工件；在工作台的正上方固定有视频摄像头（４），用于实时采集工作台上的工件图像；计算机（２）中的图像处理单元（２１）通过视频信号线与视频摄像头（４）连接；计算机（２）识别和定位工件，控制机械手爪（３）抓取工件，控制工件磨削操作中的工业机器人（１）的运动和磨削机（５）的运行的状态；计算机（２）的数据端与工业机器人（１）的控制柜（１２）的数据端连接，通过输出轨迹点控制工业机器人（１）的运动；计算机（２）的数据端与磨削机（５）的数据端连接，控制磨削机（５）的启动、停止和砂带的转速、转向。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：区志财，乔红，苏建华，张波，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：11
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