[发明专利]一种基于视觉重叠运算的动态路径生成系统及其生成方法

权利要求书

1.一种基于视觉重叠运算的动态路径生成系统，包括工作台(1)和设置在工作台(1)上的六轴机械手(2)，其特征在于：所述六轴机械手(2)的输出端固定有悬臂(5)，所述悬臂(5)上设置有2D彩色相机(3)、3D双目立体相机(4)和针头模块(6)，还包括可通讯连接于六轴机械手(2)、2D彩色相机(3)和3D双目立体相机(4)的计算机。

2.根据权利要求1所述的基于视觉重叠运算的动态路径生成系统，其特征在于：所述彩色相机为红绿蓝(RGB)相机。

3.根据权利要求1所述的基于视觉重叠运算的动态路径生成系统，其特征在于：所述针头模块(6)与悬臂(5)滑动连接，所述2D彩色相机(3)、3D双目立体相机(4)分别通过可调角度结构(7)与悬臂(5)活动连接。

4.根据权利要求3所述的基于视觉重叠运算的动态路径生成系统，其特征在于：所述可调角度结构(7)包括用于安装2D彩色相机(3)或3D双目立体相机(4)的相机支架，所述相机支架上一体设置有弧形滑块，所述悬臂(5)上设置有与弧形滑块适配的弧形滑槽，所述弧形滑块可活动的配合在弧形滑槽内，所述悬臂(5)上还贯穿弧形滑槽设置有腰型槽，所述弧形滑块上螺纹连接有螺栓，所述螺栓的端帽位于腰型槽的外侧。

5.一种基于视觉重叠运算的动态路径生成方法，其特征在于：使用权利要求1-4任意一项所述的基于视觉重叠运算的动态路径生成系统，包括以下步骤：

A、手眼标定工作坐标：将产品置于工作台(1)上，并使得产品在2D彩色相机(3)和3D双目立体相机(4)的视觉范围内，标定六轴机械手(2)的坐标系、2D彩色相机(3)的坐标系和3D双目立体相机(4)的坐标系；

B、2D边缘识别：2D彩色相机(3)拍照，2D边缘识别算法工具将产品的轮廓特征图片分区段，抓取定义特征点或边特征线，并通过增益算法和平滑算法优化所抓取的边特征线以创建完整的2D轨迹路径，在此路径上的每个点位(x,y)输出为2D彩色相机(3)的像素值；

C、定义分段区2D边缘像素长度确认和质量确认：将步骤B中抓取得到的特征边线与标准值对比以进行第一次质检，以确保抓取的特征边线符合产品的工程规范需求；

D、创建点云：3D双目立体相机(4)同时拍照生成3D图，即点云图，其中每一个点代表3D双目立体相机(4)的坐标点(x,y,z)；

E、拟合图像：将输出的2D图像与3D图像重合，按1：1的比例重叠步骤B输出的2D轨迹路径至步骤D输出的点云图像中拟合撷取该3D轨迹点云坐标系(x,y,z),自此步骤形成最终的3D运动轨迹路径，并将该运动轨迹输出转变为六轴机械手(2)的运动轨迹，其中该路径上的点位输出为3D轨迹点云坐标系(x,y,z)；

F、运动轨迹校准：在实现运动轨迹前，3D轨迹点云会与产品的标准CAD图档进行标准比较以进行第二次质检判断；

G、六轴机械手(2)运动路径的生成：步骤F中撷取出的被允许的点云路径通过空间维度转换矩阵算法，由点云坐标转换成六轴机械手(2)的运动坐标点，由此根据2D彩色相机(3)、3D双目立体相机(4)取得的路径，实现六轴机械手(2)路径的动态引导。

6.根据权利要求5所述的基于视觉重叠运算的动态路径生成方法，其特征在于：步骤B中所述的产品轮廓特征图片可根据产品的曲面变化路径分割成多个区段。

7.根据权利要求5所述的基于视觉重叠运算的动态路径生成方法，其特征在于：由于步骤F中3D轨迹点云和CAD图档分别处于不同的空间坐标系中，因此需要通过临近点标准算法将3D轨迹点云和CAD图档进行空间对齐，其具体采用点到面的方式进行对齐，其中的计算公式如下：

8.根据权利要求5所述的基于视觉重叠运算的动态路径生成方法，其特征在于：步骤F中，在CAD图档的基础上建立有公差范围内的3D对比环，所述3D对比环用作允收或拒收的标准。