[发明专利]一种面向陶瓷素坯加工制造的视觉引导机器人系统

权利要求书

1.一种面向陶瓷素坯加工制造的视觉引导机器人系统，包括机器人本体，其特征在于，所述机器人本体上设有多个模块，包括：

3D结构采集模块，通过结构光系统获取待加工工件和样本工件的主坯和从坯的表面几何结构和定位信息的3D点云数据，并进行滤波处理和特征提取；

点云特征处理和配准模块，将特征提取得到的局部特征和全局特征进行划分得到工件点云集与目标点云集，将工件点云集与目标点云集进行配准得到多个相似特征配准点云对；

差异点云对提取模块，根据特征差异从多个相似特征配准点云对中提取差异点云对；

点云分割模块，分割差异点云对，并记录分割点云集；

视觉引导机器人模块，获取结构光系统与机器人本体之间的相对位置变换矩阵，根据分割点云集，计算得到基于主坯和从坯的3D点云数据的视觉信息，机器人本体根据所述视觉信息进行抓取，完成对陶瓷素坯的加工。

2.根据权利要求1所述的一种面向陶瓷素坯加工制造的视觉引导机器人系统，其特征在于，所述结构光系统包括投影仪和2D相机，所述投影仪投射特定的光信息到待加工工件的表面后及背景后，所述2D相机采集并根据光信号的变化来计算待加工工件的位置和深度，进而复原待加工工件所在的三维空间。

3.根据权利要求1所述的一种面向陶瓷素坯加工制造的视觉引导机器人系统，其特征在于，所述滤波处理具体为下采样处理。

4.根据权利要求3所述的一种面向陶瓷素坯加工制造的视觉引导机器人系统，其特征在于，所述下采样处理采用体素栅格滤波，通过建立三维体素栅格，在每个体素内用体素中所有点的重心来近似显示体素中其他点。

5.根据权利要求1所述的一种面向陶瓷素坯加工制造的视觉引导机器人系统，其特征在于，所述点云特征处理和配准模块采用的配准方法包括粗配准和精配准。

6.根据权利要求5所述的一种面向陶瓷素坯加工制造的视觉引导机器人系统，其特征在于，所述粗配准采用SURF算法，精配准采用ICP算法。

7.根据权利要求1所述的一种面向陶瓷素坯加工制造的视觉引导机器人系统，其特征在于，所述差异点云对提取模块的特征差异具体以欧式距离作为差异值，并对工件点云集进行区域划分，提取每个区域中差异值最大的点云对作为差异点云对。

8.根据权利要求1所述的一种面向陶瓷素坯加工制造的视觉引导机器人系统，其特征在于，所述点云分割模块具体的分割过程为计算差异点云对的最小包络盒，转换成立方体，并依据最长边进行等分分割得到多个分割体，计算并记录每个分割体的质心点云。

9.根据权利要求1所述的一种面向陶瓷素坯加工制造的视觉引导机器人系统，其特征在于，所述视觉引导机器人模块的视觉信息包括待加工工件的最优加工轨迹。

10.根据权利要求9所述的一种面向陶瓷素坯加工制造的视觉引导机器人系统，其特征在于，所述最优加工轨迹具体是以机器人本体与待加工工件的接触点处的点云为起始点，通过选取接触点预设范围内的质心点云，根据点云间的欧式距离，以方向作为权重计算得到。