[发明专利]一种具有三维视觉的机器人打磨系统及其控制方法

权利要求书

1.一种具有三维视觉的机器人打磨系统，其特征在于：包括工件固定装置(1)、打磨机器人(2)、光学器件(3)、气动打磨设备(4)及电源与控制装置(5)，其中，

所述工件固定装置(1)用于支撑及固定曲面工件(6)；

所述光学器件(3)和气动打磨设备(4)与打磨机器人(2)的末端连接，所述打磨机器人(2)能够带动光学器件(3)实现对曲面工件(6)的非接触扫描操作，并且能够带动气动打磨设备(4)实现对曲面工件(6)表面的打磨；

所述光学器件(3)包括3D相机(31)、工业镜头(32)、一字激光发生器(33)、滤光片(34)，所述3D相机(31)能够采集所述一字激光发生器(33)投射在曲面工件(6)表面处的线激光的图像，通过电源与控制装置(5)内的信号发生器产生一定频率的矩形波，利用矩形波产生的频率控制3D相机(31)采集激光线的频率，并将采集到的线激光的图像通过叠加生成完整的曲面工件(6)表面图像，滤光片(34)负责滤除550nm波长以外的光波；

所述电源与控制装置(5)用于实现打磨机器人(2)、光学器件(3)、气动打磨设备(4)的供电及信息的控制；

所述工件固定装置(1)包括底部固定组件(11)以及顶部调节组件(12)，所述的底部固定组件(11)包括底部固定板(112)和固定于所述底部固定板(112)上的四根底部支撑柱(111)，所述底部固定板(112)通过地脚螺栓固定于地面，所述的顶部调节组件(12)包括顶部固定板(121)和固定于所述顶部固定板(121)上的多根不同长度的顶部支撑柱(122)，顶部固定板(121)的底面与底部支撑柱(111)的顶面固定连接，每根顶部支撑柱(122)头部加工为球面并涂有防滑树脂。

2.根据权利要求1所述的具有三维视觉的机器人打磨系统，其特征在于，所述打磨机器人(2)为六关节工业机器人，包括机器人底座(22)和固定于所述机器人底座(22)上的机器人本体(21)。

3.根据权利要求2所述的具有三维视觉的机器人打磨系统，其特征在于，所述的3D相机(31)与一字激光发生器(33)之间通过相机支撑架(311)与移动滑轨(331)实现3D相机(31)与一字激光发生器(33)之间位置及角度的调节。

4.根据权利要求3所述的具有三维视觉的机器人打磨系统，其特征在于，所述的气动打磨设备(4)包括固定底板(41)、气动支撑架(42)、打磨头(43)，所述固定底板(41)的一端与机器人本体(21)末端固定连接，所述固定底板(41)的另一端与所述气动支撑架(42)的一端固定连接，所述气动支撑架(42)的另一端与所述打磨头(43)固定连接，所述气动支撑架(42)通过外接压缩气能够带动打磨头(43)上下移动。

5.根据权利要求4所述的具有三维视觉的机器人打磨系统，其特征在于，所述电源与控制装置(5)包括用于给机器人本体(21)、打磨头(43)、3D相机(31)、一字激光发生器(33)供电的电源以及用于控制机器人本体(21)运动、打磨头(43)压力大小、3D相机(31)采集、一字激光发生器(33)开闭的控制装置。

6.根据权利要求1-5任一所述的具有三维视觉的机器人打磨系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，打磨机器人(2)带动光学器件(3)对曲面工件(6)进行水平扫描并采集投影在曲面工件(6)上的激光线扫描面点云图像；

步骤2，将光学器件(3)采集到的激光线扫描面点云图像传输给电源与控制装置(5)中的控制装置；

步骤3，控制装置通过对光学器件(3)采集到的激光线扫描面点云图像进行三维点云处理，并进行初步的滤波去噪；

步骤4，利用点云分割算法将得到的三维点云进行进一步分割处理；

步骤5，将处理结果按照Z-Y-Z欧拉角坐标表示法解析并发送到控制装置，驱动打磨机器人(2)以正确的姿态对曲面工件(6)进行整体打磨作业。