[发明专利]一种面向工业机器人的三维视觉划线设备及方法

说明书

本发明涉及零件划线设备及划线方法,为解决现有零件加工划线中，存在效率和准确率低，无法直接实现多次测量数据拼合，且不能将测量结果与划线设备结合的技术提问题，提供一种面向工业机器人的三维视觉划线设备及方法，设备包括工业机器人、标定块、划线机构、控制单元，以及用于放置零件的转台，划线机构包括划线头和驱动单元，划线头安装在驱动单元的输出端上，工业机器人的执行端上安装有三维扫描仪，标定块上设置有用于三维扫描仪和划线机构坐标统一的靶标，控制单元与工业机器人、三维扫描仪、驱动单元和转台电连接，方法利用上述划线设备，通过三维扫描仪扫描零件获得三维点云，根据加工余量完成零件各表面划线。

技术领域

本发明涉及零件划线设备及划线方法，具体涉及一种面向工业机器人的三维视觉划线设备及方法。

背景技术

零件，尤其是铸件，受制造工艺水平的限制，同时，为确保零件符合图纸及后续加工要求，需要进行加工余量检测及分配，并以此作为定位加工基准位置。现阶段主要通过人工划线的方式进行零件的余量检测以及加工基准的确定，该方式存在以下问题：

1)采用纯手工工具钩针和高度尺配合进行零件基准调平，再结合零件设计图纸进行零件各个部位的余量划线，每个零件需要进行至少三次调平(X、Y、Z三个方向各一次)，且每个零件的关键尺寸多达上百个，导致划线效率低；

2)完全依赖人工经验进行零件余量的分配，而且需要完成整个零件的划线后才能确定余量分配是否合理，一旦分配不合理导致有缺量的部分，就需要重新确定基准，重新分配余量，降低效率的同时极易造成合格零件被误判为不合格；

3)异形零件具备很多非垂直的平面和异形曲面，人工划线的方式很难对其余量进行检测，存在较大盲区。针对上述问题，已开发出一些手持式的测量设备，能够实现待测零件加工余量的检测，但是这些设备仍具备以下局限性：一是无法直接实现多次测量数据的自动拼合，仍然需要在被测物体或周边粘贴标志点；二是仅仅能够实现零件加工余量的测量，不能将测量结果与划线设备进行有效结合，进而进行自动化线。因此，其仅能判断零件加工余量是否合格，不能有效指导后期机加，后期机加还需要人工划线以确定加工基准，实用性较差。

发明内容

本发明为解决现有零件加工划线中，存在采用人工划线的方法效率和准确率低，而采用现有的手持式测量设备无法直接实现多次测量数据拼合，且不能将测量结果与划线设备结合的技术问题，提供一种面向工业机器人的三维视觉划线设备及方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种面向工业机器人的三维视觉划线设备，其特殊之处在于，包括工业机器人、标定块、划线机构、控制单元，以及用于放置零件的转台；

所述工业机器人设置于转台的侧旁，工业机器人的执行端上安装有三维扫描仪；

所述划线机构包括划线头和驱动单元，所述划线头安装在驱动单元的输出端上，驱动单元用于驱动划线头至少沿空间直角坐标系的三个坐标轴方向移动；

所述标定块设置于转台的侧旁，标定块位于划线头和三维扫描仪的运动轨迹覆盖范围内，标定块上设置有用于三维扫描仪和驱动单元坐标统一的靶标；

所述控制单元与工业机器人、三维扫描仪、驱动单元和转台电连接，用于接收三维扫描仪对零件的扫描数据，与标准工件图比对，并根据比对结果控制驱动单元、转台和工业机器人完成对零件的划线工作。

进一步地，所述驱动单元包括第一驱动组件、第二驱动组件和第三驱动组件；

所述划线头安装在第三驱动组件的输出端上，第三驱动组件用于带动划线头上下运动；

所述第三驱动组件安装在第一驱动组件的输出端上，第一驱动组件用于带动第三驱动组件水平运动；

所述第一驱动组件安装在第二驱动组件的输出端上，第二驱动组件用于带动第一驱动组件靠近或远离转台运动。