[发明专利]非平整面自主识别机器人增材成形的方法

说明书

本发明公开一种非平整面自主识别机器人增材成形方法，其中将两个相对位置固定的CCD摄像机安装在机器人末端，在较大范围内观察工件表面并采集图像，利用双目视觉原理实现工件表面缺陷的识别和导引，获取缺陷的三维信息，控制器重建缺陷的三维轮廓并确定增材参数，驱动机器人末端的增材枪到达缺陷位置进行增材填补。增材填补结束后，再次驱动机器人末端的两个CCD摄像机对缺陷处进行图像采集，控制器再次重建缺陷处的三维轮廓，以确定增材填补后的工件是否达标，若不达标则对缺陷处进行再次增材填补，直到工件达标为止。本发明的结构简单，操作稳定，可靠性高，适应性强，且可以实现机器人自主识别工件表面的缺陷并完成对缺陷的增材填补。

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域以及增材成形技术领域，尤其涉及一种机器人对非平整面的自主识别且对非平整面进行增材成形的方法。

背景技术

在传统的生产线上，工业机器人作业时一般都采用示教或离线编程的方式，工作过程和轨迹都是预先严格规定好的。这类机器人不具有适应焊接环境和作业条件变化的能力，一旦工作环境发生变化或者工件情况发生变化甚至工作环境以及工件情况未知时，通常由于对这类变化缺乏一定的感知能力而导致预定任务的失败。对不适合人来参与的焊接环境(如核环境、太空环境等)以及重要工件的焊接尤其重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能化水平高、可靠性高、适应性强的非平整面自主识别机器人增材成形的方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

该方法包括如下步骤：

(1)将待增材填补的工件用夹具固定在变位机上；

将增材枪安装在机器人末端，将两个CCD摄像机按照镜头端面的法线与工件表面的法线成30°～45°的角度用夹具固定在增材枪两边；

(2)驱动两个CCD摄像机分别对整个工件表面采集图像，在整个工件表面进行寻找工件表面的缺陷；

(3)将CCD摄像机分别对整个工件表面采集的两幅图像中缺陷处的点进行立体匹配；

(4)控制器利用三维重建的方法重建缺陷的三维轮廓，并将其转换到机器人坐标系下；通过三角测量原理计算缺陷处共轭对点在两幅图像中的位置之差即视差，获得缺陷处空间点的三维坐标值，重建缺陷的三维轮廓；

(5)根据缺陷的三维轮廓生成相应的控制代码，确定增材枪的增材参数；控制器将重建的缺陷的三维模型与控制器内储存的模型参数作对比，得到具体的增材参数；

(6)控制器根据生成的控制代码驱动机器人带动增材枪到达指定的增材位置，增材枪根据给出的增材参数进行增材填补；

(7)增此填补完成后，再次驱动左右两个CCD摄像机对此处进行图像采集，控制器再一次重建此处的三维轮廓，以确定增材填补后的工件是否达标，若不达标则对此处进行再次增材填补，直到工件达标为止；

(8)若工件表面有多处缺陷，则依次按上述步骤对每处缺陷进行增材填补。

进一步的，驱动机器人带动末端的两个CCD摄像机到达工件表面正上方 25cm～40cm处，获取宏观环境下工件表面的左右两幅图像，利用边缘检测算法根据图像灰度值的变化识别缺陷。

进一步的，边缘检测算法根据图像灰度值的变化识别缺陷具体选用基于Canny算子检测图像的边缘，通过边缘反映具体为图像灰度的不连续性，再通过边缘检测即为对图像灰度变化的度量、检测和定位。

进一步的，匹配方法具体为以一幅图像为基准图像，另一幅图像为待匹配图像，以缺陷处图像的边缘点为基元利用边缘、图像灰度信息协同的匹配方法对两幅图像中缺陷处的点进行匹配。