阅读说明：本技术 基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺系统和方法 (Abrasive water jet deburring system and method based on vision-guided robot ) 是由 李兴成 荀康迪 周豪 梁栋 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺系统和方法,所述系统包括：多工位工作盘、上料机器人、视觉检测器、加工机器人、下料机器人和控制器,其中,多工位工作盘用于放置加工产品,视觉检测器检测用于处于检测位置的待加工产品,控制器用于控制多工位工作盘将待加工产品依次送到上料位置、检测位置、加工位置,以及将已加工产品送到下料位置,并用于根据检测的结果控制加工机器人通过磨料水射流加工待加工产品。本发明能够提高产品加工的可靠性和稳定性,并能够提高生产效率,降低生产成本,同时能够实现各种复杂曲面的加工,并保证对加工产品无亚表面损伤,还能够提高抛光精度,避免产生边界效应。(The invention provides an abrasive water jet deburring system and method based on a vision-guided robot, wherein the system comprises: the multi-station working disc is used for placing machining products, the vision detector is used for detecting the to-be-machined products at the detection positions, the controller is used for controlling the multi-station working disc to sequentially send the to-be-machined products to the feeding positions, the detection positions and the machining positions, and send the machined products to the discharging positions, and the machining robot is controlled to machine the to-be-machined products through abrasive water jet according to the detection results. The invention can improve the reliability and stability of product processing, improve the production efficiency, reduce the production cost, simultaneously realize the processing of various complex curved surfaces, ensure no sub-surface damage to the processed products, improve the polishing precision and avoid the generation of boundary effect.)

基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺系统和方法

技术领域

本发明涉及去毛刺加工技术领域，具体涉及一种基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺系统和一种基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺方法。

背景技术

在汽车安全中，ABS汽车制动防抱死系统是重要组成部分。ABS汽车制动防抱死系统是在汽车制动时能自动控制制动力的大小，使车轮不被抱死且处于边滚边滑的状态，以保证车轮与地面的附着力在最大值，避免在急刹车时车轮侧滑，保证制动时仍能转向。汽车ABS系统若要正常工作，必须不间断地采集车轮的轮速数据，而齿圈就是向传感器传递轮速数据的重要零部件，齿圈与轮毂通过过盈配合安装在轮毂的内侧。

但是，齿圈在铣削时一般或多或少存在一些端面毛刺，这些毛刺的存在导致齿圈安装之后发生变形，影响轮速信号的采集，降低了ABS系统的作用，减少了系统的使用寿命。因此齿圈的加工质量会直接影响到汽车的正常驾驶及驾驶人员的人身安全。目前的去毛刺过程中，即使用振动去毛刺也难以完全去除毛刺，而且，采用人工去毛刺需要使用钢尺、游标卡尺等工具来检测毛刺，一般很难精确找到毛刺，不仅达不到完全去毛刺的目的，而且效率低下，劳动强度大、费时费力，提高了工件成本。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺系统，能够提高产品加工的可靠性和稳定性，并能够提高生产效率，降低生产成本，同时能够实现各种复杂曲面的加工，并保证对加工产品无亚表面损伤，还能够提高抛光精度，避免产生边界效应。

本发明的第二个目的在于提出一种基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺方法。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺系统，包括多工位工作盘；上料机器人，所述上料机器人用于将待加工产品放入所述多工位工作盘上处于上料位置的工位中；视觉检测器，所述视觉检测器用于检测处于检测位置的所述待加工产品；加工机器人，所述加工机器人用于加工处于加工位置的所述待加工产品；下料机器人，所述下料机器人用于取出处于下料位置的已加工产品；控制器，所述控制器分别与所述多工位工作盘、所述上料机器人、所述视觉检测器、所述加工机器人和所述下料机器人相连，所述控制器用于控制所述多工位工作盘将所述待加工产品依次送到所述上料位置、所述检测位置、所述加工位置，以及将所述已加工产品送到所述下料位置，并用于根据所述检测的结果控制所述加工机器人通过磨料水射流加工所述待加工产品。

根据本发明实施例的基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺系统，通过多工位工作盘放置加工产品，并通过视觉检测器检测处于检测位置的待加工产品，然后通过控制器控制多工位工作盘将待加工产品依次送到上料位置、检测位置、加工位置，以及将已加工产品送到下料位置，并根据检测的结果控制加工机器人通过磨料水射流加工待加工产品，由此，能够提高产品加工的可靠性和稳定性，并能够提高生产效率，降低生产成本，同时能够实现各种复杂曲面的加工，并保证对加工产品无亚表面损伤，还能够提高抛光精度，避免产生边界效应。

另外，根据本发明上述实施例提出的基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述多工位工作盘包括：四个工位，所述四个工位分别对应所述上料位置、所述检测位置、所述加工位置和所述下料位置均匀设置于所述多工位工作盘上部；驱动电机，所述驱动电机设置于所述多工位工作盘内部，所述驱动电机用于驱动所述多工位工作盘转动；水槽，所述水槽设置于所述多工位工作盘底部，所述水槽用于存放加工时产生的水和废料。

根据本发明的一个实施例，所述控制器具体用于控制所述驱动电机每次工作驱动所述多工位工作盘转动90°，以控制所述多工位工作盘的每个工位依次通过所述上料位置、所述检测位置、所述加工位置和所述下料位置，以及用于通过所述视觉检测器采集所述待加工产品的图像，并根据所述图像和存储的所述待加工产品的标准图像得到所述待加工产品的毛刺的位置信息，然后通过转换算法对所述毛刺的位置信息进行处理，以得到所述毛刺在所述加工机器人基坐标系中的坐标位置，并发送至所述加工机器人。

进一步地，所述多工位工作盘包括圆形工作盘。

进一步地，所述的基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺系统还包括：待加工产品存放台，所述待加工产品存放台对应所述上料机器人设置，所述待加工产品存放台用于放置所述待加工产品；已加工产品存放台，所述已加工产品存放台对应所述下料机器人设置，所述已加工产品存放台用于放置所述已加工产品。

进一步地，所述视觉检测器包括照明装置、CCD相机和光电传感器。

进一步地，所述加工机器人包括喷嘴、磨料装置、水流管和调压装置。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺方法，包括：通过上料机器人将待加工产品放入多工位工作盘上处于上料位置的工位中，然后通过所述多工位工作盘将所述待加工产品送到检测位置；通过视觉检测器对所述待加工产品进行检测，然后通过所述多工位工作盘将所述待加工产品送到加工位置；通过加工机器人根据所述检测的结果对所述待加工产品采用磨料水射流进行加工，然后通过所述多工位工作盘将已加工产品送到下料位置；通过下料机器人将所述下料位置的所述已加工产品取出。

根据本发明实施例基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺方法，通过上料机器人将待加工产品放入多工位工作盘上处于上料位置的工位中，然后通过多工位工作盘将待加工产品送到检测位置，进而通过视觉检测器对待加工产品进行检测，然后通过多工位工作盘将待加工产品送到加工位置，以及通过加工机器人根据检测的结果对待加工产品采用磨料水射流进行加工，然后通过多工位工作盘将已加工产品送到下料位置，最后通过下料机器人将下料位置的已加工产品取出，由此，能够提高产品加工的可靠性和稳定性，并能够提高生产效率，降低生产成本，同时能够实现各种复杂曲面的加工，并保证对加工产品无亚表面损伤，还能够提高抛光精度，避免产生边界效应。

另外，根据本发明上述实施例提出的基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺方法还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述多工位工作盘将所述待加工产品送到加工位置、检测位置以及将已加工产品送到下料位置，具体通过设置于所述多工位工作盘内的驱动电机每次工作驱动所述多工位工作盘转动90°，以将所述待加工产品依次送到所述检测位置、所述加工位置，以及将所述已加工产品送到所述下料位置。

进一步地，通过所述视觉检测器对所述待加工产品进行检测，具体包括：通过所述视觉检测器采集所述待加工产品的图像并发送至控制器；所述控制器根据所述图像和存储的所述待加工产品的标准图像得到所述待加工产品的毛刺的位置信息；所述控制器通过转换算法对所述毛刺的位置信息进行处理，以得到所述毛刺在所述加工机器人基坐标系中的坐标位置，并发送至所述加工机器人。

附图说明

图1为本发明实施例的基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺系统的方框示意图；

图2为本发明一个实施例的基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺系统中各组成部分的位置示意图；

图3为本发明一个实施例的基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺系统的结构的俯视图；

图4为本发明一个实施例的基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺系统的结构的侧视图；

图5本发明一个实施例的齿圈的结构示意图；

图6为本发明实施例的基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺方法的流程图；

图7为本发明一个实施例的通过视觉检测器对待加工产品进行检测的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例的基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺系统的方框示意图。

如图1所示，本发明实施例的基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺系统包括多工位工作盘10、上料机器人20、视觉检测器30、加工机器人40、下料机器人50和控制器60。其中，上料机器人20用于将待加工产品放入多工位工作盘10上处于上料位置的工位中；视觉检测器30用于检测处于检测位置的待加工产品；加工机器人40用于加工处于加工位置的待加工产品；下料机器人50用于取出处于下料位置的已加工产品；控制器60分别与多工位工作盘10、上料机器人20、视觉检测器30、加工机器人40和下料机器人50相连，控制器60用于控制多工位工作盘10将待加工产品依次送到上料位置、检测位置、加工位置，以及将已加工产品送到下料位置，并用于根据检测的结果控制加工机器人40通过磨料水射流加工待加工产品。

在本发明的一个实施例中，多工位工作盘10可包括四个工位、驱动电机和水槽。其中，如图2所示，四个工位可分别对应上料位置A、检测位置B、加工位置C和下料位置D均匀设置于多工位工作盘10上部；驱动电机(图中未示出)可设置于多工位工作盘10内部，用于驱动多工位工作盘10转动；水槽(图中未示出)可设置于多工位工作盘10底部，用于存放加工时产生的水和废料。

进一步地，如图2所示，上料机器人20、视觉检测器30、加工机器人40和下料机器人50可分别对应上料位置A、检测位置B、加工位置C和下料位置D均匀设置于多工位加工盘10的周边，并且多工位工作盘10的上部还预留有间隙，可用于散热，并可用于将加工时产生的水和废料排入水槽中。

在本发明的一个实施例中，参照图2，控制器60可具体用于控制驱动电机每次工作驱动多工位工作盘10转动90°，以控制多工位工作盘10上的每个工位依次通过上料位置A、检测位置B、加工位置C和下料位置D，以及可用于通过视觉检测器30采集待加工产品的图像，并可通过对比采集的图像和存储的待加工产品的标准图像得到待加工产品的毛刺的位置信息，然后可通过转换算法对毛刺的位置信息进行处理，以得到毛刺在加工机器人基坐标系中的坐标，并发送至加工机器人40。

进一步地，加工机器人40可根据待加工产品的毛刺在加工机器人基坐标系中的坐标控制末端执行器，即水刀装置快速定位到毛刺所在的位置，并通过磨料水射流对待加工产品的毛刺进行加工。通过磨料水射流去除待加工产品的毛刺，能够实现各种复杂曲面的加工，并保证对加工产品无亚表面损伤，同时还能够提高抛光精度，避免产生边界效应。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺系统还可包括待加工产品存放台70和已加工产品存放台80。其中，待加工产品存放台70对应上料机器人20设置，用于放置待加工产品；已加工产品存放台80对应下料机器人50设置，用于放置已加工产品。

具体地，如图3所示，待加工产品可放置于待加工产品存放台70的码垛中，已加工产品可放置于已加工产品存放台80的码垛中。

在本发明的一个实施例中，多工位工作盘10可包括圆形工作盘。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，视觉检测器30可包括照明装置301、CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)相机302和光电传感器(图中未示出)。

在本发明的一个实施例中，加工机器人40可包括喷嘴、磨料装置、水流管和调压装置。

基于上述结构，下面将以图5所示的齿圈作为代加工产品，并结合图4进一步说明本发明的基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺系统的工作过程。

如图5所示，齿圈包括内轮廓和外轮廓，在对齿圈进行去毛刺加工时，需要检测齿圈的内轮廓和外轮廓的毛刺位置并进行加工处理。

首先，需要将图5所示的齿圈的标准图像存入控制器的产品数据库中，然后通过控制器启动系统，并进行系统自检，使得系统进入工作状态。

进一步地，如图4所示，控制器60可向上料机器人20发送上料控制指令，控制上料机器人20从待加工产品存放台70中抓取待加工产品，即待加工齿圈放入上料位置，即A工作位置，然后可控制多工位工作盘10内部的驱动电机工作，即驱动多工位工作盘转动90°以将待加工产品送至检测位置，即B工作位置。

进一步地，如图4所示，视觉检测器30可通过单目相机采集待加工齿圈的图像并将图像发送至控制器60，控制器60可采用VB.net编程并调用HALCON动态链接库DLL文件，通过待加工齿圈的图像和存储的齿圈标准图像进行比较，以得到待加工齿圈中毛刺的位置信息，再通过手眼标定等相关转换算法将该位置信息转换为加工机器人工具坐标系中的坐标位置，进一步得到待加工齿圈的毛刺位置在加工机器人基坐标系中的坐标并发送至加工机器人40，同时控制器60可控制多工位工作盘10内部的驱动电机工作，即驱动多工位工作盘转动90°以将待加工产品，即待加工齿圈送至加工位置，即C工作位置。

进一步地，如图4所示，加工机器人40可根据坐标将末端执行器，即水刀装置快速定位到待加工齿圈的毛刺所在位置，并通过喷嘴将带有磨料的高压水射流射出，例如可通过直径为0.1mm的喷嘴中将带有磨料的高压水射流射出以去除待加工齿圈的毛刺，并在完成去毛刺的工作后向控制器60发送反馈信息，控制器60在接收到反馈信息后可控制多工位工作盘10内部的驱动电机工作，即驱动多工位工作盘转动90°以将已加工齿圈送至下料位置，即D工作位置。

进一步地，如图4所示，控制器60向下料机器人50发送下料控制指令，控制下料机器人50将处于下料位置，即D工作位置的已加工齿圈取出并放入已加工产品存放台80，同时加工后的废料和水流入水槽101中。

需要说明的是，在控制器控制多工位工作盘将待加工产品从上料位置送到加工位置后，控制器可控制上料机器人继续从待加工产品存放台抓取下一个待加工产品放入处于上料位置的多工位工作盘中，并控制该待加工产品在上一个待加工产品之后进行检测、加工和下料，具体过程可参照上述实施例，为避免冗余，这里不在进行赘述。通过循环上述加工过程，能够提高加工效率。

根据本发明实施例提出的基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺系统，通过多工位工作盘放置加工产品，并通过视觉检测器检测处于检测位置的待加工产品，然后通过控制器控制多工位工作盘将待加工产品依次送到上料位置、检测位置、加工位置，以及将已加工产品送到下料位置，并根据检测的结果控制加工机器人通过磨料水射流加工待加工产品，由此，能够提高产品加工的可靠性和稳定性，并能够提高生产效率，降低生产成本，同时能够实现各种复杂曲面的加工，并保证对加工产品无亚表面损伤，还能够提高抛光精度，避免产生边界效应。

对应上述实施例提出的基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺系统，本发明实施例还提出了一种基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺方法。

如图6所示，本发明实施例提出的基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺方法，包括步骤：

S1，通过上料机器人将待加工产品放入多工位工作盘上处于上料位置的工位中，然后通过多工位工作盘将待加工产品送到检测位置。

S2，通过视觉检测器对待加工产品进行检测，然后通过多工位工作盘将待加工产品送到加工位置。

具体地，如图7所示，通过视觉检测器对待加工产品进行检测包括步骤：

S201，通过视觉检测器采集待加工产品的图像并发送至控制器。

S202，控制器根据图像和存储的待加工产品的标准图像得到待加工产品的毛刺的位置信息。

S203，控制器通过转换算法对毛刺的位置信息进行处理，以得到毛刺在加工机器人基坐标系中的坐标位置，并发送至加工机器人。

S3，通过加工机器人根据检测的结果对待加工产品采用磨料水射流进行加工，然后通过多工位工作盘将已加工产品送到下料位置。

S4，通过下料机器人将下料位置的已加工产品取出。

在本发明的一个实施例中，多工位工作盘将待加工产品送到加工位置、检测位置以及将已加工产品送到下料位置，具体通过设置于多工位工作盘内的驱动电机每次工作驱动多工位工作盘转动90°，以将待加工产品依次送到检测位置、加工位置，以及将已加工产品送到下料位置。

需要说明的是，在控制器控制多工位工作盘将待加工产品从上料位置送到加工位置后，控制器可控制上料机器人继续从待加工产品存放台抓取下一个待加工产品放入处于上料位置的多工位工作盘中，并控制该待加工产品在上一个待加工产品之后进行检测、加工和下料，具体过程可参照上述实施例，为避免冗余，这里不在进行赘述。通过循环上述加工过程，能够提高加工效率。

根据本发明实施例提出的基于视觉引导的机器人的磨料水射流去毛刺方法，通过上料机器人将待加工产品放入多工位工作盘上处于上料位置的工位中，然后通过多工位工作盘将待加工产品送到检测位置，进而通过视觉检测器对待加工产品进行检测，然后通过多工位工作盘将待加工产品送到加工位置，以及通过加工机器人根据检测的结果对待加工产品采用磨料水射流进行加工，然后通过多工位工作盘将已加工产品送到下料位置，最后通过下料机器人将下料位置的已加工产品取出，由此，能够提高产品加工的可靠性和稳定性，并能够提高生产效率，降低生产成本，同时能够实现各种复杂曲面的加工，并保证对加工产品无亚表面损伤，还能够提高抛光精度，避免产生边界效应。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。