[发明专利]一种磨抛工业机器人实时在线编程系统及方法

说明书

本发明涉及一种磨抛工业机器人实时在线编程系统及方法，其使用线结构光视觉传感器对待磨抛工件实时三维重建并生成相应的工业机器人磨抛程序交由工业机器人执行，减少应用工作环节，提高了工业机器人的磨抛效率；适应待磨抛工件不同的形状、位置，真正实现工件磨抛的自动化、智能化。

技术领域

本发明涉及工业机器人磨抛控制领域，尤其涉及一种磨抛工业机器人实时在线编程系统和方法。

背景技术

目前，基于工业机器人的自动化是兼顾生产效率和适应性的最佳解决方案。已广泛应用于航空航天、汽车、机械加工制造、电子电气、食品生产等工业领域，其中应用于机械加工制造中，焊接(包括点焊、弧焊)、喷漆、装配和搬运等技术经过长期研究与应用，已十分成熟，在实际应用中占有愈加重要的地位。机器人应用于磨抛领域正在兴起与高速发展，目前已应用于有机玻璃材质的飞机窗、步枪机匣表面、模具磨抛、航空船舶叶片磨抛、竹木家具等方面。

工业机器人是一种可编程的机械装置，针对某一领域的工业机器人应用的编程难度大、耗时耗财。目前在实际工业应用和研究中，工业机器人编程主要有三种方式：在线示教、离线编程以及使用增强现实技术机器人编程(RPAR)。

在线示教缺点日益凸显，离线编程相比在线示教时间极大减少，但其仍然需要大量的离线生成程序和在线调整时间，并且，由于离线环境与实际环境的差异，很难做到完美应用，所以，结合视觉、力传感器的在线编程技术作为编程技术的一大发展方向，越来越受到研究人员的重视。其中，视觉传感器由于非接触式、可视化、适应性强等优势将有极大的发展。

目前，结合视觉的工业机器人磨抛研究、应用较少，中国专利《一种基于视觉信息的工业机器人磨削系统及方法》(201010603399.4)公开了一种基于视觉信息的工业机器人磨削系统及方法，该发明采用固定式普通相机，无法多方位采集工件三维结构。

有鉴于此，本发明人针对上述磨抛工业机器人存在的诸多问题，而深入构思，进而产生本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于线结构光视觉传感器的磨抛工业机器人实时在线编程系统及方法，其提升了工业机器人的磨抛效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种磨抛工业机器人实时在线编程系统，其包括工业机器人、线结构光视觉传感器、上位机、磨抛工具、待磨抛工件，其中，线结构光视觉传感器和磨抛工具固定于工业机器人末端，工业机器人和待磨抛工件固定于地面或某一工作平台；所述线结构光视觉传感器、工业机器人均通过以太网和上位机连接。

所述线结构光视觉传感器由视觉传感器和线状激光发生器组成。

所述方法采用如权利要求1所述的一种磨抛工业机器人实时在线编程系统实现，其具体包括以下步骤：

步骤S0、标定线结构光视觉传感器以及标定磨抛工具；

采用传统的四点标定工具法来标定磨抛工具，获取工具末端坐标系在机器人末端坐标系中的空间位姿齐次变换矩阵T；

标定线结构光视觉传感器具体如下：

步骤S01、标定相机坐标系和激光平面坐标系；

将标定板垂直于相机光轴固定，调整相机参数，使标定板在相机视野内成像清晰；工业机器人使相机绕相机光轴旋转，并在保持相机成像清晰的前提下调整相机至标定板的距离，运动到激光平面与标定板相交，取线上一点D，此时关闭激光拍摄一张照片一；重复上述运动，使激光平面与标定板相交，取点E，此时关闭激光拍摄一张照片二；重复上述运动，使激光平面与标定板相交取点F，此时关闭激光拍摄一张照片三；最后，关闭激光，工业机器人进行多次移动、拍照使标定板覆盖视野区域；