[发明专利]基于机器视觉的机器人自动锁付控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的机器人自动锁付控制系统及方法，能够实现使用机器人进行待锁付螺纹孔的自动、高效、且精确的锁付。机器人为示教机器人，具有示教盒；锁付装置安装在机器人末端，用于吸附待使用螺栓，并在控制器控制下将待使用螺栓拧入待锁付螺纹孔中；送料单元对螺栓进行送料，将螺栓送至设置的定点吸附位置处；相机获取待锁付螺纹孔图像，将待锁付螺纹孔图像发送至控制器；控制器对机器人和锁付装置进行综合控制。

技术领域

本发明涉及工业机器人自动控制领域，具体涉及基于机器视觉的机器人自动锁付控制系统及方法。

背景技术

传统人工手持螺丝锁付方式具有效率低、速度慢的缺点，锁付装置对准螺纹孔或者螺钉是否锁紧都靠人工进行判断，人为因素占很大比例。利用机器人传统示教的方式进行螺纹孔坐标信息的录入，孔位精度低，而且对于螺纹孔形状不规则、种类较多，操作也比较繁琐。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了基于机器视觉的机器人自动锁付控制系统及方法，能够实现使用机器人进行待锁付螺纹孔的自动、高效、且精确的锁付。

本发明的技术方案为：

本发明第一方面的实施例提供了基于机器视觉的机器人自动锁付控制系统，系统包括机器人、控制器、送料单元、相机以及锁付装置。

机器人为示教机器人，具有示教盒。

锁付装置安装在机器人末端，包括进给气缸、电动螺丝刀、螺栓吸附设备以及力矩传感器，螺栓吸附设备安装在电动螺丝刀末端，螺栓吸附设备在设置的定点吸附位置处吸附待使用螺栓；进给气缸接收控制器发来的位置控制指令，依据位置控制指令将电动螺丝刀移动至指定位置；电动螺丝刀在控制器的控制下启动或者停止，电动螺丝刀在启动时将待使用螺栓拧入待锁付螺纹孔；力矩传感器实时获取电动螺丝刀的实时力矩回传至控制器。

送料单元对螺栓进行送料，将螺栓送至设置的定点吸附位置处。

相机获取待锁付螺纹孔图像，将待锁付螺纹孔图像发送至控制器。

控制器，建立机器人末端坐标系和机器人基坐标系，获取机器人基坐标至机器人末端坐标系的转换关系；获取锁付装置位置，对锁付装置进行工具坐标系标定，获取工具末端位置；获取相机的参数，对相机进行内参标定，建立相机坐标系，计算相机坐标系与机器人基坐标系的转换关系；获取相机采集的待锁付螺纹孔图像，计算待锁付螺纹孔图像像素坐标系下的待锁付螺纹孔中心位置，转换为相机坐标系下待锁付螺纹孔中心位置，利用相机坐标系与机器人基坐标系的转换关系，转换获得在机器人基坐标系下待锁付螺纹孔中心位置。

控制器，以当前位置为起点，以待锁付螺纹孔在机器人基坐标系下的位置为终点，进行路径规划，驱动机器人移动至待锁付螺纹孔处；控制器向锁付装置发送位置控制指令，位置控制指令的制定位置为待锁付螺纹孔位置；电动螺丝刀达到指定位置后，控制器控制电动螺丝刀启动，获取实时转动圈数和实时力矩，并设定转动圈数以及力矩设定值，当实时转动圈数达到设定转动圈数且实时力矩达到力矩设定值，控制电动螺丝刀停止。

在第一方面的一个或多个实施例中，控制器，与机器人的驱动器通过以太网控制自动化技术Ethercat通讯，与示教盒通过Modbus TCP通讯，与相机通过TCP/IP协议通讯。

在第一方面的一个或多个实施例中，控制器，获取实时转动圈数和实时力矩，若实时力矩达到力矩设定值，实时转动圈数并未达到设定转动圈数，发出报警信号，并控制电动螺丝刀停止。

本发明第二方面的实施例中提供了基于机器视觉的机器人自动锁付控制方法，采用本发明第一方面的任一实施例提供的系统对机器人进行自动锁付控制，控制器采用如下方法：

步骤1：以锁付装置作为工具，建立工具坐标系{T}，工具坐标系{T}为：以锁付装置的末端点的中心为原点，以锁付装置的末端中心轴线为z轴，右手定则设定其他轴。