[发明专利]激光加工的视觉匹配方法、系统及介质

说明书

本发明提供了一种激光加工的视觉匹配方法、系统及介质，包括：设备固定步骤：将标定板固定在工业机器人法兰盘上，相机固定放置在工业机器人外部空间的第一预设位置；坐标系构建步骤：构建工业机器人基坐标系Base、法兰盘坐标系Flange、标定板坐标系Tool以及相机坐标系Cam；矩阵获取步骤：建立四个坐标系间的封闭运动链方程，并获取标定板坐标系与法兰盘坐标系的齐次变换矩阵本发明克服现有技术的不足，提供一种操作简便、精度较高的基于视觉的匹配方法，为激光加工后续的高精度、高稳定性作业提供保障。

技术领域

本发明涉及激光加工领域，具体地，涉及激光加工的视觉匹配方法、系统及介质。尤其地，涉及一种激光加工中固定光束与工业机器人空间关系的视觉匹配方法。

背景技术

激光喷丸强化工艺利用高能脉冲激光诱导等离子体在金属表面产生瞬态高幅值冲击压力，使材料发生高应变率塑性变形，进而引入比机械喷丸更深的残余压应力，改善金属材料的疲劳性能，尤其适用于对航空发动机关键零件的强化处理。与传统的机械喷丸工艺相比，其工艺实施区域及喷丸参数精确可控，引入的残余压应力深度更深，是实现复杂型面零部件表面强化，改善高低周疲劳性能的有效方法。

常规的激光加工中，大多采用工业机器人操作激光加工头，将激光束引导到指定工件位置。目前，激光喷丸强化设备主要形式为固定光路模式系统。系统工作过程中，脉冲激光在固定光路的引导下输出至工业机器人加工空间，工业机器人夹持工件执行加工运动。而激光喷丸强化工艺要求输出的脉冲激光与工件待加工表面时刻保持垂直，并要求工件与固定光束每一个接触加工点位的空间位置在固定光路中保持不变。基于示教的传统方法仅仅针对于平面简单形状的工件，而对于复杂型面采用示教的方法费时费力，难以满足激光喷丸工艺要求。由于复杂型面激光喷丸强化需要实现激光喷丸过程自动编程，因此在本系统中需要建立固定光束与工业机器人空间关系的匹配方法，即在工业机器人基坐标系下对固定光束的空间位置进行描述，为后续加工轨迹规划提供光路坐标系的信息参考。

然而，脉冲激光的固定光束没有固定的实体形状，不便于用常规的测量方式进行直接位置测量；同时固定光束经过传输光路模块的双光路系统中多个反射镜等光学元件传导至工业机器人运动空间，其具体传导方向也不能参考激光传感器等光学设备通过实际装配的位置关系进行计算获取。因此需要建立一个新的固定光束与运动机构间空间关系的标定方法，不仅可以满足本系统的工作需求，同时也可以应用在其他涉及固定光束与运动机构协同运作的系统，如激光切割等工艺过程。

通过检索发现，专利号为CN201610916643.X的中国发明专利《激光强化加工中测量激光加工点的装置及方法》初步实现了激光加工点空间位置的测量。但其只能通过肉眼判断的方式对固定光路中光束聚焦的点位判断，同时需要特制的高精度尖锥标定工具，并且不能精准确定固定光路的空间方向信息，进而无法确保加工过程中固定光束法向入射待加工点位，以及调节恰当的加工参数如光斑直径等。

针对上述现有技术的缺点，需要提供一种新的激光加工中固定光束与工业机器人空间关系的标定方法，其不依赖于复杂的特制标定器材，对标定现场的空间需求低，同时具有标定精度高，操作简便等优点。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

专利文献CN105921886B(申请号：201610525719.6)公开了一种高识别性能的激光加工机床，包括激光加工机床和与激光加工机床相连的目标识别装置，目标识别装置基于视觉特征对目标进行识别跟踪，包括依次连接的怀疑目标获取模块、颜色信息处理模块、轮廓信息处理模块、特征评估模块，其中颜色信息处理模块对所述原始桢图像进行从RGB颜色空间到HSV颜色空间的转换并构建所述怀疑目标在HSV颜色空间的色调颜色模型，轮廓信息处理模块用于对所述原始桢图像的实际轮廓进行特征区域与非特征区域的区域类型划分、对相邻的同类型区域进行合并，并选取不同参数的滤波器对合并后的特征区域与非特征区域分别进行平滑处理。

发明内容