[发明专利]一种龙门架式智能机加工机器人及智能机加工方法

摘要

一种龙门架式智能机加工机器人及智能机加工方法，属于智能机加工领域，解决了现有免示教编程型智能机加工机器人因依赖于人工编程而机加工效率较低的问题。本发明通过在现有龙门架式加工机器人的硬件结构上增设2D视觉传感器、3D视觉传感器、检测轴和接近传感器，在现有龙门架式加工机器人的工业计算机内嵌设标准工件轮廓数据库、加工数据库、图像处理单元、工件轮廓数据比对单元、待三维识别工件扫描顺序及扫描路径规划单元和伺服控制信号生成单元的方式实现了待加工工件的自动辨识、加工任务的自主规划和加工参数规范的自适应调整，进而解决了现有免示教编程型智能机加工机器人因依赖于人工编程而机加工效率较低的问题。

主权项

1.一种龙门架式智能机加工机器人，包括机加工机器人本体、龙门架、工作台、伺服控制系统和工业计算机，工业计算机通过伺服控制系统对龙门架和机加工机器人本体进行伺服控制；其特征在于，所述智能机加工机器人还包括2D视觉传感器、3D视觉传感器、检测轴和接近传感器；2D视觉传感器和检测轴均设置在龙门架的横梁上，3D视觉传感器设置在检测轴上；接近传感器用于在2D视觉传感器随龙门架移至工作台正上方时，向工业计算机发送高电平信号；2D视觉传感器用于根据工业计算机发来的2D视觉触发信号对工作台上的所有待二维识别工件的整体二维图像进行采集，并将所有待二维识别工件的整体二维图像发送至工业计算机；3D视觉传感器用于根据工业计算机发来的3D视觉触发信号，并在龙门架和检测轴的带动下对每个待三维识别工件的三维图像进行采集，并将每个待三维识别工件的三维图像发送至工业计算机；工业计算机还通过伺服控制系统对检测轴进行伺服控制；工业计算机内嵌设有标准工件轮廓数据库、加工数据库和以下通过软件实现的单元：图像处理单元，用于根据所有待二维识别工件的整体二维图像提取每个待二维识别工件的二维轮廓数据和中心点位置数据，根据每个待三维识别工件的三维图像提取该待三维识别工件的三维轮廓数据，并基于该待三维识别工件的三维轮廓数据提取该待三维识别工件的三维轮廓特征数据；工件轮廓数据比对单元，用于将每个待二维识别工件的二维轮廓数据与标准工件轮廓数据库中的工件二维轮廓数据进行一一比对，将比对成功的待二维识别工件标记为待三维识别工件，并记录每个待三维识别工件的二维轮廓数据匹配度，还用于将每个待三维识别工件的三维轮廓特征数据与标准工件轮廓数据库中的工件三维轮廓特征数据进行一一比对，将比对成功的待三维识别工件标记为待加工工件；待三维识别工件扫描顺序及扫描路径规划单元，用于根据待三维识别工件的二维轮廓匹配度规划待三维识别工件的扫描顺序，根据每个待三维识别工件的二维轮廓数据和已知的工件理论板厚规划该待三维识别工件的扫描路径；伺服控制信号生成单元，用于根据伺服控制系统反馈的龙门架位置数据、已知的2D视觉传感器在龙门架上的位置数据和已知的工作台位置数据生成第一伺服控制信号，根据伺服控制系统反馈的龙门架位置数据和检测轴位置数据、已知的检测轴在龙门架上的位置数据和3D视觉传感器在检测轴上的位置数据、目标待三维识别工件的中心点位置数据和目标待三维识别工件的扫描路径生成第二伺服控制信号，根据加工数据库内与目标待加工工件的三维轮廓特征数据和已知的工件设计材质相匹配的加工数据生成第三伺服控制信号，还用于在所有待二维识别工件或所有待三维识别工件均未比对成功时，生成第四伺服控制信号；第一伺服控制信号～第四伺服控制信号均直接作用于伺服控制系统；第一伺服控制信号用于使2D视觉传感器移至工作台正上方，第二伺服控制信号用于实现目标待三维识别工件的3D扫描，第三伺服控制信号用于实现目标待加工工件的加工，第四伺服控制信号用于使伺服控制系统停止工作。