[发明专利]一种三维视觉配合机器人实施铸件自动下料的方法

说明书

本发明公开了一种三维视觉配合机器人实施铸件自动下料的方法，先采用三维相机对传送机构上的铸件拍照进行三维点云数据的采集；对采集的数据进行处理，完成多个铸件的识别；计算被识别出的铸件的空间位置和机器人的抓取运动轨迹；机器人根据接收到的抓取点位及其对应的姿态运动完成铸件的抓取；机器人离开拍照区域时，三维相机进行拍照采集数据，在机器人进行后续工作的同时计算新的点云数据；抓取完成后机器人可通过之前示教好的放置点或自动计算的放置点，将抓取的铸件放置于指定的位置。本发明方法实现了全自动化铸件下料轨迹测控，使用三维图像技术，可以解决铸件来料出现堆叠以及大角度倾斜等传统二维图像处理无法解决的问题。

技术领域

本发明涉及一种机器人工业自动化铸件下料方法，具体说是一种三维视觉配合机器人实施铸件自动下料的方法。

背景技术

随着日益增长的人力成本和招工困难，企业对工业自动化4.0的需求也日益增长。尤其是类似于汽车铸件锻造厂劳动强度大的岗位的工厂对自动化的需求更是极为迫切。卡车、挖掘机以及一些大型特种车辆的铸件往往有七八公斤甚至更重，连续的下料工作对于下料工位的工人来说劳动强度很大。

目前，铸件行业的自动化下料装置在生产中往往还需要人工干预，或者使用改造后与斜坡类似的机械结构来实现自动化。前者虽然降低了工作强度但仍不属于真正意义上的自动化，后者的应用面窄且通用性不强，对来料摆放有一定要求，无法满足铸件来料时位置姿态随机且多层堆叠的情况，且实际应用中从传送带抓取并放置在下一道加工工序的机器处也称之为下料，实际工业现场无法全部使用斜坡类的机械结构来输送至下一道加工工序的机器。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，提出了一种三维视觉配合机器人实施铸件自动下料的方法，可以实现实用性高、通用性强的自动化下料。

本发明方法的基本技术思路：先采用三维相机对传送机构上的铸件拍照进行三维点云数据的采集；然后通过设定好的参数及对应的一系列计算对采集的数据进行处理，并完成多个铸件的识别；计算被识别出的铸件的空间位置和机器人抓取被识别铸件的运动轨迹；在自动化生产过程中，通过工控机与机器人的通信，工控机将机器人抓取铸件的轨迹点位(包含每个点的空间位置及姿态)发送至机器人，机器人根据接收到的抓取轨迹运动和完成铸件的抓取；机器人离开拍照区域时，三维相机进行拍照采集数据，在机器人进行后续工作的同时计算新的点云数据，防止之前抓取碰撞其他铸件造成铸件位移的问题并在机器人运动时间内完成计算，节约时间提升效率；抓取后机器人可根据之前示教好的放置点或自动计算的放置点，将抓取的铸件放置于指定的位置，如下一个工序的机器进料处或放入料框内码垛等。上述机器人推荐选用六自由度的工业机器人，更为灵活。

本发明三维视觉配合机器人实施铸件自动下料的方法，其步骤如下：

步骤1.针对所用机器人的夹具设置机器人抓取姿态：

设置好机器人夹具的tcp，让机器人知道夹具末端与六轴法兰中心的相对位置与角度；

示教机器人铸件放置点，让机器人知道该将抓取后的工件放置在哪；如有码垛需求可直接在机器人内设置，ABB、Kuka等知名品牌机器人均包含该功能，或通过编程实现自动计算放置点位置及摆放姿态。

步骤 2.对三维相机进行标定，使相机坐标系与机器人坐标系重合。

步骤3.使用三维相机随机获取传送机构上的铸件的实时三维点云数据及纹理图信息。可采用传感器控制传送机构的停止和触发三维相机拍照，即检测到来料则发送脉冲信号给plc，再由plc控制传送装置停止和通过IO通讯通知工控机触发三维相机拍照。

步骤4.调试并设置三维图像处理的参数并根据设置的参数对三维点云模型数据进行噪声处理、点云裁剪和体素滤波；该步骤包含调整三维相机的曝光时间、置信度等参数，视所选用的三维相机而定。