[发明专利]一种基于工件轮廓信息三维重构的自动喷涂系统及其方法

说明书

本发明公开了一种基于工件轮廓信息三维重构的自动喷涂系统及其方法，包括控制系统、三维重构模块、输送系统和自动喷涂设备，输送系统分别与控制系统和自动喷涂设备连接，三维重构模块能够对待喷工件的轮廓进行建模并发送给控制系统进行喷涂路径规划，喷漆设备包括喷漆室，喷漆室与控制系统连接，能够根据喷涂路径对将待喷工件进行自动喷涂。本发明解决了现有涂装行业中功能单一，喷涂柔性不高的问题，提高了喷涂产线的效率。

技术领域

本发明属于机器视觉与自动涂装技术领域，具体涉及一种基于工件轮廓信息三维重构的自动喷涂系统及其方法，尤其是能解析获取任意工件轮廓信息并自动进行作业的智能喷涂系统。

背景技术

目前现有的涂装线中利用机器人喷涂多为人工通过机器人示教器对待喷涂的工件进行外部轮廓示教后预设喷涂路径，生成机器人轨迹程序，从而进行单一机械式的喷涂作业，其柔性程度不高，遇到外形轮廓复杂、突变多的工件，预设喷涂路径耗时较长且后期面临着由于人为预设路径局限性造成的局部喷涂不均匀，需要多次优化，人工进行补漆；一条产线只能对既定的工件进行喷涂作业，如有需要更换待喷涂工件需要重新对机器人定义喷涂工艺参数等问题，并没有完全发挥出机器人进行喷涂作业的优势。

三维重构技术是目前机器视觉的重要研究领域之一。近年来，三维重构技术更是取得了长足的进步。该技术构建三维模型数据被广泛应用于模型加工、增材制造、医学成像、逆向工程、虚拟游戏等各行各业。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于工件轮廓信息三维重构的自动喷涂系统及其方法，可以在线获取工件的轮廓信息，并利用这一数据直接进行自动喷涂作业。

本发明采用以下技术方案：

一种基于工件轮廓信息三维重构的自动喷涂系统，包括控制系统、三维重构模块、输送系统和自动喷涂设备，输送系统分别与控制系统和自动喷涂设备连接，三维重构模块设置在输送系统上，包括双目立体视觉单元，双目立体视觉单元能够采集待喷工件对于三维结构光反射的相位、反射时间参数拟合成连续的可交互的轮廓建模信息并发送给控制系统，自动喷涂设备包括带喷涂装置的机器人，控制系统根据三维重构模块发送的轮廓建模信息规划喷涂路径并发送给机器人，机器人接收喷涂路径完成对待喷工件的自动喷涂操作。

具体的，自动喷涂设备还包括喷涂工位以及自动配漆模块，喷涂工位、机器人以及自动配漆模块均设置在喷漆室内，喷涂工位与输送系统的工件运输模块连接，待喷工件设置在喷涂工位上，机器人与自动配漆模块连接用于喷涂。

进一步的，喷漆室内设置有物料移动区域、物料检测区域、喷涂工作区域以及后端电控防爆区域，工件运输模块设置在物料移动区域内，三维重构模块设置在物料检测区域内；喷涂工位设置在喷涂工作区域内，机器人、自动配漆模块和控制系统设置在后端电控防爆区域内。

更进一步的，控制系统包括控制中心，控制中心分别与三维重构模块和自动喷涂设备连接。

具体的，输送系统采用步进式传输方式。

本发明的另一个技术方案是，一种自动喷涂系统的操作方法，待喷工件通过输送系统经三维重构模块进行视觉扫描，搭载光源的双目立体视觉单元采集待喷工件对于三维结构光的反射相位参数，并拟合成连续可交互的轮廓建模信息发送给控制系统，控制系统输出信号至上位机，上位机输出喷涂轨迹信号至机器人，待喷工件经输送系统的链式输送线运行至自动喷涂设备的喷涂工位，自动配漆模块为机器人搭载的喷枪进行自动供漆，机器人执行喷涂操作，完成后输送系统自动将工件输送至自动配漆模块的喷漆室外。

具体的，双目立体视觉单元采集待喷工件前先进行相机的内部参数和外部参数标定，通过已知的多个三维点坐标和对应的二维图像点坐标求解相机的内部参数和外部参数。