【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及智能制造與工業機器人領域，尤其是針對于車輛部件的機器人(或機械手)加工技術，具體而言，涉及一種三維坐標生成方法和一種三維坐標生成系統，用以在工業機器人中生成回轉體工件的三維坐標；以及一種工業機器人和一種用于車輛輪轂的加工設備。
技術介紹
1、在智能制造領域，工業機器人作為一種集多種先進技術于一體的自動化裝備，體現了現代工業技術的高效益、軟硬件結合等特點，成為柔性制造系統、自動化工廠、智能工廠等現代化制造系統的重要組成部分。機器人技術的應用轉變了傳統的機械制造模式，優化了工藝流程，提高了生產效率，代表著機械制造業發展的趨勢。
2、目前，機器人與cnc數控設備集成的智能加工生產線已廣泛應用于汽車及其零部件制造行業。在車輪/輪轂制造過程中，機械手打磨去毛刺是重要的工序之一，傳統的方法為：利用產品數模數據(即)直接生成固定坐標，依此進行打磨作業。然而，這種方法對于輪轂定位要求很高，若輪轂與數模差異較大，則不能達到良好的打磨效果。有鑒于此，在車輪去毛刺工序引入了視覺技術，通過視覺拾取加工軌跡線來提高打磨精度，但在視覺提取時，若采用3d相機進行掃描處理，其軟硬件成本很高，且點云數據處理非常麻煩，生產節拍相對較長。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于，至少部分克服現有技術中存在的缺陷，提出一種經濟、可行的三維坐標生成方法與系統，用以在工業機器人中生成回轉體工件的三維坐標。本專利技術進而提出一種工業機器人和一種用于車輛輪轂的加工設備，特別適于對輪轂進行自動化、智能化的
2、根據本專利技術的第一方面，提供一種三維坐標生成方法，用以在工業機器人中生成回轉體工件的三維坐標，所述三維坐標生成方法包括如下步驟：
3、s10獲取回轉體工件的二維圖像，基于所述二維圖像提取回轉體工件的邊緣輪廓坐標，確定所述邊緣輪廓相對于回轉體工件的軸線的半徑值；
4、s20提供回轉體工件的3d數模數據，基于所述3d數模數據提取回轉體工件的半徑與高度之對應關系；
5、s30依據步驟s20中所提取的半徑與高度之對應關系，對應于步驟s10中所確定的半徑值，將高度賦值于所述邊緣輪廓坐標，由此生成所述邊緣輪廓的三維坐標。
6、于是，本專利技術可以利用普通工業相機提取出回轉體工件(如輪轂)的邊緣輪廓坐標，將其以特定方式與3d數模數據進行結合，并得到所需的三維坐標，由此，不僅降低了軟硬件成本，而且節拍短、效率高，在創建三維坐標后能夠快速地生成加工軌跡線。尤其是，相比于3d相機拾取坐標系的方式，本專利技術提出的技術方案可大大降低硬件成本。同時，例如對于車輪/輪轂的加工制造，不僅能夠克服不同輪轂之間存在的差異，而且具有較高的識別精度。
7、本申請所述“回轉體工件”是指整體或局部具有回轉體結構輪廓的工件，在本專利技術的技術方案中，該回轉體結構輪廓擬作為工件的待加工表面；同時，此工件的全部或部分橫截面也不必是幾何意義下標準的正圓形或者其他旋轉對稱圖形。一般而言，在機械工程及機加工領域中能夠以徑向和軸向定義進行描述的形體結構，均可視為本專利技術意義下所說的“回轉體工件”。對此，為簡單和簡潔起見，本文采用了“回轉體工件”的術語表達，其包含了整體大致呈回轉體形狀的工件和/或局部具有全回轉體結構或者部分回轉體結構的工件。
8、可以理解，在本專利技術的三維坐標生成方法中，并不限制上述步驟s10和s20的順序，也就是說，步驟s20在步驟s10之前或之后亦或同步進行均可。
9、按照本專利技術的一種實施方式，適宜的是，在步驟s10中，采用相機進行拍攝，以獲取回轉體工件的二維圖像，其中，在拍攝之前對所述相機執行相機標定和手眼標定。相機標定的目的主要是為了獲得相機的內參矩陣以及畸變系數，手眼標定主要是獲得相機與機器人(或機械手)基座的映射關系。
10、按照本專利技術的一種實施方式，適宜的是，所述二維圖像呈現回轉體工件的邊緣輪廓和該邊緣輪廓的中心，其中，將相機和回轉體工件的相對位置設定為：使回轉體工件的軸線與相機的焦平面相交，從而二者的交點能夠作為所述中心呈現于所述二維圖像。
11、對此，按照本專利技術的一種實施方式，在步驟s10中，對二維圖像進行處理，得到邊緣輪廓上邊緣點與中心在圖像像素坐標系內的坐標位置，并依此確定所述邊緣點相對于所述中心的半徑，作為所述邊緣輪廓相對于回轉體工件的軸線的半徑值。
12、對此，按照本專利技術的一種實施方式，適宜的是，基于所述邊緣點與所述中心在圖像像素坐標系內的坐標位置，利用九點標定所得變換矩陣，得到邊緣點與中心基于機器人世界坐標系下的坐標，通過該基于機器人世界坐標系下的坐標，計算得到所述邊緣點相對于所述中心的半徑。
13、按照本專利技術的一種實施方式，進一步地，由計算得到的該半徑，利用所述半徑與高度之對應關系進行賦值而得到對應的高度值，由此輸出所述邊緣點基于機器人世界坐標系下的三維坐標。
14、優選地，在采用相機進行拍攝時，使回轉體工件的軸線與相機的焦平面垂直相交。在此情況下，回轉體工件的邊緣輪廓在相機所拍攝的二維圖像中呈現為圓形，所述中心便是其圓心，于是，可以簡單地確定所述“半徑值”。
15、按照本專利技術的一種實施方式，適宜的是，在步驟s20中，為提取回轉體工件的半徑與高度之對應關系，將所述回轉體工件的3d數模進行剖面投影，該剖面通過回轉體工件的軸線，以所述軸線上的一點為原點建立起半徑-高度坐標系。對于所述半徑-高度坐標系，優選采用回轉體工件的一個端面與軸線的交點作為原點。
16、按照本專利技術的一種實施方式，可行的是，在步驟s20中，所述3d數模數據由回轉體工件的cad設計原圖獲得。
17、按照本專利技術，所述邊緣輪廓可以包括回轉體工件的端面輪廓和/或側周輪廓。
18、根據本專利技術的第二方面，提供一種三維坐標生成系統，用以在工業機器人中生成回轉體工件的三維坐標，所述三維坐標生成系統包括：
19、機器視覺裝置，其具有相機，該相機用于拍攝回轉體工件的二維圖像；
20、計算機裝置，其具有處理單元和存儲單元，所述計算機裝置設置為：接收和處理所述相機拍攝的二維圖像，從中提取回轉體工件的邊緣輪廓的二維坐標；存儲和調用回轉體工件的3d數模數據；以及，結合所述二維坐標與所述3d數模數據，以生成所述回轉體工件的邊緣輪廓的三維坐標。
21、按照本專利技術，該三維坐標生成系統可具體配置為用于實施如上所述的三維坐標生成方法。
22、根據本專利技術的第三方面，提供一種工業機器人，該工業機器人配有如上所述的三維坐標生成系統。
23、根據本專利技術的第四方面，提供一種用于車輛輪轂的加工設備，該加工設備集成有如上所述的工業機器人。
24、按照本專利技術的一種實施方式，所述加工設備包括數控精車裝置，在所述工業機器人的操控下，該數控精車裝置對作為回轉體工件構造的車輛輪轂進行側周輪廓精車和/或端面輪廓精車。由此，例如可以精準、高效地去除輪轂側周或端面的毛刺。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.三維坐標生成方法，用以在工業機器人中生成回轉體工件的三維坐標，其特征在于，所述三維坐標生成方法包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的三維坐標生成方法，其特征在于，在步驟S10中，采用相機進行拍攝，以獲取回轉體工件的二維圖像，其中，在拍攝之前對所述相機執行相機標定和手眼標定。
3.根據權利要求2所述的三維坐標生成方法，其特征在于，所述二維圖像呈現回轉體工件的邊緣輪廓和該邊緣輪廓的中心，其中，將相機和回轉體工件的相對位置設定為：使回轉體工件的軸線與相機的焦平面相交，從而二者的交點能夠作為所述中心呈現于所述二維圖像。
4.根據權利要求3所述的三維坐標生成方法，其特征在于，在步驟S10中，對二維圖像進行處理，得到邊緣輪廓上邊緣點與中心在圖像像素坐標系內的坐標位置，并依此確定所述邊緣點相對于所述中心的半徑(R)，作為所述邊緣輪廓相對于回轉體工件的軸線的半徑(R)值。
5.根據權利要求4所述的三維坐標生成方法，其特征在于，基于所述邊緣點與所述中心在圖像像素坐標系內的坐標位置，利用九點標定所得變換矩陣，得到邊緣點與中心基于機器人世界坐標系下
6.根據權利要求5所述的三維坐標生成方法，其特征在于，由計算得到的該半徑(R)，利用所述半徑(R)與高度(Z)之對應關系進行賦值而得到對應的高度(Z)值，由此輸出所述邊緣點基于機器人世界坐標系下的三維坐標。
7.根據權利要求1所述的三維坐標生成方法，其特征在于，在步驟S20中，為提取回轉體工件的半徑(R)與高度(Z)之對應關系，將所述回轉體工件的3D數模進行剖面投影，該剖面通過回轉體工件的軸線，以所述軸線上的一點為原點建立起半徑-高度(R-Z)坐標系。
8.根據權利要求1所述的三維坐標生成方法，其特征在于，在步驟S20中，所述3D數模數據由回轉體工件的CAD設計原圖獲得。
9.根據權利要求1至8之任意一項所述的三維坐標生成方法，其特征在于，所述邊緣輪廓包括回轉體工件的端面輪廓和/或側周輪廓。
10.三維坐標生成系統，用以在工業機器人中生成回轉體工件的三維坐標，其特征在于，所述三維坐標生成系統包括：
11.根據權利要求10所述的三維坐標生成系統，其特征在于，該三維坐標生成系統配置為用于實施如權利要求1至9之任意一項所述的三維坐標生成方法。
12.工業機器人，其特征在于，該工業機器人配有如權利要求10或11所述的三維坐標生成系統。
13.用于車輛輪轂的加工設備，其特征在于，該加工設備集成有如權利要求12所述的工業機器人。
14.根據權利要求13所述的加工設備，其特征在于，所述加工設備包括數控精車裝置，在所述工業機器人的操控下，該數控精車裝置對作為回轉體工件構造的車輛輪轂進行側周輪廓精車和/或端面輪廓精車。
15.根據權利要求13所述的加工設備，其特征在于，所述加工設備包括數控磨削裝置，在所述工業機器人的操控下，該數控磨削裝置對作為回轉體工件構造的車輛輪轂進行側周輪廓打磨和/或端面輪廓打磨。
...【技術特征摘要】
1.三維坐標生成方法，用以在工業機器人中生成回轉體工件的三維坐標，其特征在于，所述三維坐標生成方法包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的三維坐標生成方法，其特征在于，在步驟s10中，采用相機進行拍攝，以獲取回轉體工件的二維圖像，其中，在拍攝之前對所述相機執行相機標定和手眼標定。
3.根據權利要求2所述的三維坐標生成方法，其特征在于，所述二維圖像呈現回轉體工件的邊緣輪廓和該邊緣輪廓的中心，其中，將相機和回轉體工件的相對位置設定為：使回轉體工件的軸線與相機的焦平面相交，從而二者的交點能夠作為所述中心呈現于所述二維圖像。
4.根據權利要求3所述的三維坐標生成方法，其特征在于，在步驟s10中，對二維圖像進行處理，得到邊緣輪廓上邊緣點與中心在圖像像素坐標系內的坐標位置，并依此確定所述邊緣點相對于所述中心的半徑(r)，作為所述邊緣輪廓相對于回轉體工件的軸線的半徑(r)值。
5.根據權利要求4所述的三維坐標生成方法，其特征在于，基于所述邊緣點與所述中心在圖像像素坐標系內的坐標位置，利用九點標定所得變換矩陣，得到邊緣點與中心基于機器人世界坐標系下的坐標，通過該基于機器人世界坐標系下的坐標，計算得到所述邊緣點相對于所述中心的半徑(r)。
6.根據權利要求5所述的三維坐標生成方法，其特征在于，由計算得到的該半徑(r)，利用所述半徑(r)與高度(z)之對應關系進行賦值而得到對應的高度(z)值，由此輸出所述邊緣點基于機器人世界坐標系下的三維坐標。
7.根據權利要求1所述的三維坐標生成方法...
【專利技術屬性】
技術研發人員：戶禮杰，劉會瑩，朱利利，高雁軍，黃世軍，
申請(專利權)人：中信戴卡股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。