基于表面检测的工件定位控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及工业控制技术，公开了一种基于表面检测的工件定位控制系统及方法，所述方法包括：当中央控制系统接收到入料指令时，远程启动自动搬运机器人搬运待定位工件；工业相机识别待定位工件的第一尺寸信息及第一方位角度信息；激光检测仪检测待定位工件的第二尺寸信息及第二方位角度信息；中央控制系统分别融合并转换所述第一、二尺寸信息及第一、二方位角度信息，得到目标坐标数据；三坐标检测仪根据目标坐标数据，对所述待定位工件进行定位检测，得到所述待定位工件的基准坐标数据；数控机床根据基准坐标数据，校正数控机床的托板底座。本发明专利技术所提出的基于表面检测的工件定位控制系统及方法可以提高工件加工过程中的定位精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
基于表面检测的工件定位控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及工业控制领域，尤其涉及一种基于表面检测的工件定位控制系统及方法。

技术介绍

[0002]柔性生产线是把多台可以调整的机床（多为专用机床）联结起来，配以自动运送装置组成的生产线。在柔性生产线中，大部分的流转线路为既定的，并不是针对每个工件而设计，因此在生产过程需要准确掌握每个工件的位置。
[0003]目前工厂大多采用人工实时测量柔性生产线上产品尺寸的方式，对工件进行位置定位，导致定位效率低、人工成本高与适用范围窄，并且柔性生产线中传统的三坐标测量定位系统需要人工操作，每个成品工件的精度与工人自身的定位技术密切相关，工件位置定位精确不高，导致每个零件的精度不统一，成品工件粗糙。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于表面检测的工件定位控制系统及方法，其主要目的在于解决工件加工过程中定位精度较低的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供的一种基于表面检测的工件定位控制系统，所述系统包括通讯连接的中央控制系统、数据终端、工业相机、激光检测仪、三坐标检测仪、自动搬运机器人及数控机床；其中：所述中央控制系统远程启动所述自动搬运机器人，控制所述自动搬运机器人从预设物料台搬运待定位工件，并远程启动所述工业相机及所述激光检测仪；所述工业相机识别所述待定位工件的第一尺寸信息及第一方位角度信息，并将所述第一尺寸信息及所述第一方位角度信息传输至所述中央控制系统，所述数据终端从所述中央控制系统获取并显示所述第一尺寸信息、所述第一方位角度信息；所述激光检测仪检测所述待定位工件的第二尺寸信息及第二方位角度信息，并将所述第二尺寸信息及所述第二方位角度信息传输至所述中央控制系统，所述数据终端从所述中央控制系统获取并显示所述第二尺寸信息、所述第二方位角度信息；所述中央控制系统融合所述第一尺寸信息及所述第二尺寸信息，得到所述待定位工件的第三尺寸信息，融合所述第一方位角度信息与所述第二方位角度信息，得到所述待定位工件的第三方位角度信息，将所述第三尺寸信息及所述第三方位角度信息转换为目标坐标数据，并启动所述三坐标检测仪；所述三坐标检测仪根据所述目标坐标数据，对所述待定位工件进行定位检测，得到所述待定位工件的基准坐标数据，将所述基准坐标数据传输至所述中央控制系统，所述数据终端从所述中央控制系统获取并显示所述基准坐标数据；所述自动搬运机器人将所述待定位工件放至所述数控机床的托板上；所述数控机床根据所述基准坐标数据，校正所述数控机床的托板底座。
[0006]可选地，所述工业相机包括：图片采集模块，用于采集所述待定位工件的顶面图片；图片视觉识别模块，用于利用预设的图片识别模型分析所述顶面图片，得到所述待定位工件的顶面长度、宽度及所述待定位工件的顶面的旋转角度，将所述待定位工件的顶面长度、宽度及所述待定位工件的顶面的旋转角度映射到预构建的第一坐标系中，得到所述第一尺寸信息及所述第一方位角度信息。
[0007]可选地，所述利用预设的图片识别模型分析所述顶面图片，得到所述待定位工件的顶面长度、宽度及所述待定位工件的顶面的旋转角度，包括：利用图像分割算法将所述顶面图片中所述待定位工件与背景分离，得到目标待定位工件图片；利用边缘提取算法提取所述目标待定位工件图片中所述待定位工件的边缘轮廓，将所述边缘轮廓分解为直线及圆弧的组合集，提取所述边缘轮廓的轮廓特征点；基于所述直线及圆弧的组合集、所述轮廓特征点，利用多点坐标拟合算法计算所述待定位工件的顶面长度、宽度及所述待定位工件的顶面的旋转角度。
[0008]可选地，所述激光检测仪包括：激光扫描模块，用于利用激光束对所述待定位工件进行扫描，得到所述待定位工件的三维扫描点云数据；检测模块，用于对所述三维扫描点云数据进行修正，根据所述待定位工件的图纸文件信息，从修正后的三维扫描点云数据中选取与所述待定位工件的几何特征对应的点云数据作为目标点云数据，根据所述目标点云数据生成所述待定位工件对应的几何图形，测量所述几何图形的第二尺寸信息及第二方位角度信息。
[0009]可选地，所述三坐标检测仪包括：校准模块，用于基于所述目标坐标数据校准所述三坐标检测仪的坐标系；测量模块，用于根据校准后的坐标系，扫描并测量所述待定位工件，得到所述待定位工件的基准坐标数据。
[0010]可选地，所述三坐标检测仪在对所述待定位工件进行定位检测之前，获取所述待定位工件的图纸文件信息，根据所述图纸文件信息设置所述三坐标检测仪的导轨运动速度及运动轨迹、扫描感应器在Z轴方向上的初始高度、所述扫描感应器的角度；根据所述扫描感应器在Z轴方向上的初始高度及所述图纸文件信息中所述待定位工件的高度范围，设置被测面的扫描层数。
[0011]可选地，所述中央控制系统在对所述待定位工件进行定位检测，得到所述待定位工件的基准坐标数据之后，将所述基准坐标数据转换为所述数控机床可识别的数据。
[0012]为了解决上述问题，本专利技术还提供一种基于表面检测的工件定位方法，所述方法应用于中央控制系统中，并包括：当接收到入料指令时，远程启动自动搬运机器人，控制所述自动搬运机器人从预设物料台搬运待定位工件；远程启动工业相机，并控制所述工业相机识别所述待定位工件的第一尺寸信息及第一方位角度信息，从所述工业相机中获取所述第一尺寸信息及所述第一方位角度信息，并将所述第一尺寸信息、所述第一方位角度信息发送给数据终端；
远程启动控制激光检测仪，并控制所述激光检测仪检测所述待定位工件的第二尺寸信息及第二方位角度信息，从所述激光检测仪中获取所述第二尺寸信息及所述第二方位角度信息，并将所述第二尺寸信息、所述第二方位角度信息发送给数据终端；融合所述第一尺寸信息及所述第二尺寸信息，得到所述待定位工件的第三尺寸信息，融合所述第一方位角度信息与所述第二方位角度信息，得到所述待定位工件的第三方位角度信息，将所述第三尺寸信息及所述第三方位角度信息转换为目标坐标数据；启动三坐标检测仪，并控制所述三坐标检测仪根据所述目标坐标数据，对所述待定位工件进行定位检测，得到所述待定位工件的基准坐标数据，从所述三坐标检测仪获取所述基准坐标数据，并将所述基准坐标数据发送给数据终端；控制所述自动搬运机器人将所述待定位工件放至所述数控机床的托板上，并控制所述数控机床根据所述基准坐标数据，校正所述数控机床的托板底座。
[0013]本专利技术实施例提供的基于表面检测的工件定位控制系统及方法，利用中央控制系统远程控制工业相机、激光检测仪及三坐标检测仪，通过所述工业相机识别所述待定位工件的第一尺寸信息、第一方位角度信息，及利用所述激光检测仪检测所述待定位工件的第二尺寸信息、第二方位角度信息，可以清晰地识别所述工件的边缘、角点值与孔洞，不受工件的形状限制，进而提升了所述待定位工件的定位精度；进一步融合所述第一尺寸信息及所述第二尺寸信息，得到所述待定位工件的第三尺寸信息，融合第一方位角度信息与第二方位角度信息，得到所述待定位工件的第三方位角度信息，并将所述第三尺寸信息及所述第三方位角度信息转换得到的目标坐标数据作为所述三坐标检测仪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于表面检测的工件定位控制系统，其特征在于，所述系统包括：通讯连接的中央控制系统、数据终端、工业相机、激光检测仪、三坐标检测仪、自动搬运机器人及数控机床；其中：所述中央控制系统远程启动所述自动搬运机器人，控制所述自动搬运机器人从预设物料台搬运待定位工件，并远程启动所述工业相机及所述激光检测仪；所述工业相机识别所述待定位工件的第一尺寸信息及第一方位角度信息，并将所述第一尺寸信息及所述第一方位角度信息传输至所述中央控制系统，所述数据终端从所述中央控制系统获取并显示所述第一尺寸信息、所述第一方位角度信息；所述激光检测仪检测所述待定位工件的第二尺寸信息及第二方位角度信息，并将所述第二尺寸信息及所述第二方位角度信息传输至所述中央控制系统，所述数据终端从所述中央控制系统获取并显示所述第二尺寸信息、所述第二方位角度信息；所述中央控制系统融合所述第一尺寸信息及所述第二尺寸信息，得到所述待定位工件的第三尺寸信息，融合所述第一方位角度信息与所述第二方位角度信息，得到所述待定位工件的第三方位角度信息，将所述第三尺寸信息及所述第三方位角度信息转换为目标坐标数据，并启动所述三坐标检测仪；所述三坐标检测仪根据所述目标坐标数据，对所述待定位工件进行定位检测，得到所述待定位工件的基准坐标数据，将所述基准坐标数据传输至所述中央控制系统，所述数据终端从所述中央控制系统获取并显示所述基准坐标数据；所述自动搬运机器人将所述待定位工件放至所述数控机床的托板上；所述数控机床根据所述基准坐标数据，校正所述数控机床的托板底座。2.如权利要求1所述的基于表面检测的工件定位控制系统，其特征在于，所述工业相机包括：图片采集模块，用于采集所述待定位工件的顶面图片；图片视觉识别模块，用于利用预设的图片识别模型分析所述顶面图片，得到所述待定位工件的顶面长度、宽度及所述待定位工件的顶面的旋转角度，将所述待定位工件的顶面长度、宽度及所述待定位工件的顶面的旋转角度映射到预构建的第一坐标系中，得到所述第一尺寸信息及所述第一方位角度信息。3.如权利要求2所述的基于表面检测的工件定位控制系统，其特征在于，所述利用预设的图片识别模型分析所述顶面图片，得到所述待定位工件的顶面长度、宽度及所述待定位工件的顶面的旋转角度，包括：利用图像分割算法将所述顶面图片中所述待定位工件与背景分离，得到目标待定位工件图片；利用边缘提取算法提取所述目标待定位工件图片中所述待定位工件的边缘轮廓，将所述边缘轮廓分解为直线及圆弧的组合集，提取所述边缘轮廓的轮廓特征点；基于所述直线及圆弧的组合集、所述轮廓特征点，利用多点坐标拟合算法计算所述待定位工件的顶面长度、宽度及所述待定位工件的顶面的旋转角度。4.如权利要求1所述的基于表面检测的工件定位控制系统，其特征在于，所述激光检测仪包括：激光扫描模块，用于利用激...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱歆，戴宏亮，朱栋梁，徐建，许杰，
申请(专利权)人：湖南晓光智能成型制造有限公司，
类型：发明
国别省市：