一種基於機器人視覺的產品表面處理檢測裝置及方法與流程

2023-09-18 05:56:45 2

本發明涉及智慧機器人技術領域，尤其涉及工業機器人定位技術領域，具體是指一種基於機器人視覺的產品表面處理檢測裝置及方法。

背景技術：

隨著生活水平的提高，我們對身邊的產品質量提出了更高的要求。由衝壓製成的塑料產品在成型之前需要經過多道程序的檢測，尤其是對產品外表面質量的檢測，以保證生產出來的產品光滑整潔。傳統的塑料模型的質量檢測，靠的是人工，即通過肉眼觀察與觸摸的手段對塑件的形狀、顏色、表面光潔度和表面缺陷情況做出評價。一般來說，直接用肉服觀察只能發現塑件表面上較為明顯的缺陷，對於塑件上比較細小的缺陷，用肉眼恐難看清。人工檢測一個塑料產品的時間在30s—40s左右，其速度較慢，且誤差很大。

將計算機技術和圖像處理技術用於產品質量檢測是一種先進的檢測方法。但需配備良好的光源和解析度較高的相機，需要處理速度較高的計算機硬體和軟體，系統成本高且檢測指標有局限。

技術實現要素：

本發明提供了一種基於機器人視覺的產品表面處理檢測裝置及方法，其目的在於克服現有技術中的缺陷，提供一種基於工業機器人的表面處理檢測方式，通過雷射測距和光敏器件檢測產品表面光滑度，實現自動化檢測。

為了實現上述目的，本發明具有如下構成：

該一種基於機器人視覺的產品表面處理檢測裝置，其主要特點是，所述裝置包括：

一產品支架，所述產品支架包括一產品同步帶支架和一支板，所述產品同步帶支架上設置有產品同步帶，所述產品同步帶平行於地面設置，且所述產品同步帶由一同步帶驅動電機驅動轉動，所述產品同步帶的表面設置有產品託盤，所述產品託盤中設置有待檢測產品，所述支板設置於所述產品同步帶支架的一側，所述支板朝向所述產品同步帶支架的一側設置有多個彼此不同的二維碼，各個所述二維碼中的信息包含其在所述支板上的位置信息；

一工業機器人，所述工業機器人包括運動機構、底座、機器人軀幹和兩個機器人手臂，所述運動機構設置於所述底座的下表面，所述機器人軀幹設置於所述底座的上表面，且所述機器人軀幹垂直於地面設置，所述兩個機器人手臂設置於所述機器人軀幹的兩側；

所述機器人手臂的一端可旋轉連接至所述機器人軀幹的側面，所述機器人手臂可貼近機器人軀幹的側面向機器人的前側面或機器人的後側面方向擺動至與所述機器人軀幹垂直，所述兩個機器人手臂的另一端分別設置有攝像頭，所述機器人軀幹的內部設置有二維碼識別電路和控制單元，所述控制單元根據兩個所述攝像頭的拍攝圖像採用三角測量方法確定工業機器人與距離最近的二維碼之間的距離在所述產品同步帶的延伸方向的分量，並根據所述二維碼識別電路識別得到的對應的二維碼位置信息得到所述工業機器人當前的位置；

至少一個所述機器人手臂的第一側面設置有雷射發生器和雷射接收器，所述機器人手臂旋轉至與所述機器人軀幹垂直時，所述機器人手臂的第一側面朝向所述同步帶，所述雷射發生器在所述控制單元的控制下向所述產品託盤發射雷射，所述雷射接收器接收所述產品託盤中待檢測樣品的反射雷射，所述控制單元根據所述反射雷射計算所述機器人手臂與所述待檢測樣品的表面的距離，並根據同一待檢測樣品的表面的多個點與所述機器人手臂的距離判斷所述待檢測樣品的表面平整度。

可選地，一個所述機器人手臂的第一側面設置有雷射發生器和雷射接收器，另一個所述機器人手臂的第一側面設置有機械抓手，所述控制單元判斷當前待檢測樣品的表面平整度小於預設允許閾值時，控制所述機械抓手抓取所述待檢測樣品，具有所述機械抓手的機器人手臂將所述待檢測樣品移動至廢品池。

可選地，所述工業機器人的運動機構包括兩個機器人同步帶，所述機器人同步帶設置於所述底座的下表面，且所述機器人同步帶的延伸方向平行於所述產品同步帶的延伸方向。

可選地，所述機器人軀幹與所述底座之間還設置有縱向平移機構，所述縱向平移機構的延伸方向垂直於所述產品同步帶的延伸方向，所述控制單元根據兩個所述攝像頭的拍攝圖像採用三角測量方法確定工業機器人與距離最近的二維碼之間的距離在垂直於所述產品同步帶的延伸方向的分量，所述控制單元根據該分量控制所述縱向平移機構調節所述機器人軀幹與所述產品同步帶之間的距離。

可選地，所述縱向平移機構包括縱向平移底盤，所述縱向平移底盤的上表面開設有一垂直於所述產品同步帶的延伸方向延伸的凹槽，所述凹槽中設置有一絲杆，所述絲杆上套設有一滑塊，所述機器人軀幹的下表面固定於所述滑塊上，所述絲杆由一絲杆驅動電機驅動轉動，使得所述滑塊垂直於所述產品同步帶的延伸方向移動，所述絲杆驅動電機與所述控制單元進行通信。

本發明還提供一種基於機器人視覺的產品表面處理檢測方法，所述方法採用所述的基於機器人視覺的產品表面處理檢測裝置，所述方法包括如下步驟：

所述控制單元控制所述兩個機器人手臂轉動至與所述機器人軀幹垂直，兩個所述攝像頭獲取拍攝圖像，所述二維碼識別電路識別所述拍攝圖像中的二維碼圖像，並識別所述二維碼圖像中的數據；

所述控制單元根據兩個所述攝像頭的拍攝圖像採用三角測量方法確定工業機器人與距離最近的二維碼之間的距離在所述產品同步帶的延伸方向的分量；

所述控制單元根據所述二維碼識別電路識別得到的對應的二維碼位置信息得到所述工業機器人當前的位置；

所述控制單元根據所述工業機器人當前的位置調整所述工業機器人的運動機構，使所述運動機器人到達預設產品檢測位置；

所述控制單元控制所述雷射發射器向所述產品託盤發射雷射，所述雷射接收器接收所述產品託盤中待檢測樣品的反射雷射；

所述控制單元根據所述反射雷射計算所述機器人手臂與所述待檢測樣品的表面的距離，並根據同一待檢測樣品的表面的多個點與所述機器人手臂的距離判斷所述待檢測樣品的表面平整度。

可選地，一個所述機器人手臂的第一側面設置有雷射發生器和雷射接收器，另一個所述機器人手臂的第一側面設置有機械抓手，所述方法還包括如下步驟：

所述控制單元判斷當前待檢測樣品的表面平整度小於預設允許閾值時，控制所述機械抓手抓取所述待檢測樣品，具有所述機械抓手的機器人手臂將所述待檢測樣品移動至廢品池。

可選地，所述機器人軀幹與所述底座之間還設置有縱向平移機構，所述縱向平移機構的延伸方向垂直於所述產品同步帶的延伸方向，所述方法還包括如下步驟：

所述控制單元根據兩個所述攝像頭的拍攝圖像採用三角測量方法確定工業機器人與距離最近的二維碼之間的距離在垂直於所述產品同步帶的延伸方向的分量，所述控制單元根據該分量控制所述縱向平移機構調節所述機器人軀幹與所述產品同步帶之間的距離。

可選地，所述機器人手臂的第一側面還設置有感光元件，所述方法還包括如下步驟：

所述感光元件感應待檢測產品表面多個位置處的表面亮度數據；

所述控制單元根據所述待檢測產品表面多個位置處的表面亮度數據分析得到所述待檢測產品表面的亮度均勻度。

可選地，所述機器人軀幹和所述底座之間還設置有升降機構，所述方法還包括如下步驟：

所述控制單元在預設統計周期中統計一批待檢測樣品的廢品率，當所述廢品率小於預設最低閾值時，控制所述升降機構使得所述雷射發生器和雷射接收器與所述產品同步帶之間的距離增大，所述廢品率大於預設最大閾值時，向一上位機報警，並根據所述上位機的指令控制所述升降機構調整所述雷射發生器和雷射接收器與所述產品同步帶之間的距離。

採用了該發明中的一種基於機器人視覺的產品表面處理檢測裝置及方法，提供一種基於工業機器人的表面處理檢測方式，通過二維碼以及雙目識別實現與工業機器人與產品支架之間的距離測量，通過雷射測距和光敏器件檢測產品表面光滑度，產品支架上同步帶可以根據需要轉動，工業機器人也可以根據需要調節工業機器人與產品支架之間的距離，或沿產品支架上同步帶延伸方向運動，實現自動化檢測；結構簡單，應用方便，具有很強的實用性，適用於大規模推廣應用。

附圖說明

圖1為本發明的基於機器人視覺的產品表面處理檢測裝置的結構示意圖；

圖2為本發明的工業機器人的結構示意圖；

圖3為本發明的工業機器人的控制模塊框圖；

圖4為本發明的縱向平移機構的結構示意圖；

圖5為本發明的基於機器人視覺的產品表面處理檢測方法的流程圖；

圖6為本發明的三角測量原理的示意圖；

圖7為本發明的檢測廢品率並調整工業機器人的流程圖。

附圖標記：

1產品支架

11產品同步帶支架

12產品同步帶

13支板

14二維碼

2工業機器人

21運動機構

22底座

23機器人軀幹

24機器人手臂

25雷射發生器

26雷射接收器

27縱向平移機構

271縱向平移底盤

272凹槽

273滑塊

274絲杆

28攝像頭

具體實施方式

為了能夠更清楚地描述本發明的技術內容，下面結合具體實施例來進行進一步的描述。

如圖1～3所示，本發明提供了一種基於機器人視覺的產品表面處理檢測裝置及方法，所述裝置包括：

一產品支架1，所述產品支架1包括一產品同步帶支架11和一支板13，所述產品同步帶支架11上設置有產品同步帶12，所述產品同步帶12平行於地面設置，且所述產品同步帶12由一同步帶驅動電機驅動轉動，所述產品同步帶12的表面設置有產品託盤，所述產品託盤中設置有待檢測產品，所述支板13設置於所述產品同步帶支架11的一側，所述支板13朝向所述產品同步帶支架11的一側設置有多個彼此不同的二維碼14，各個所述二維碼14中的信息包含其在所述支板13上的位置信息；

一工業機器人2，所述工業機器人2包括運動機構21、底座22、機器人軀幹23和兩個機器人手臂24，所述運動機構21設置於所述底座22的下表面，所述機器人軀幹23設置於所述底座22的上表面，且所述機器人軀幹23垂直於地面設置，所述兩個機器人手臂24設置於所述機器人軀幹23的兩側；

所述機器人手臂24的一端可旋轉連接至所述機器人軀幹23的側面，所述機器人手臂24可貼近機器人軀幹23的側面向機器人的前側面或機器人的後側面方向擺動至與所述機器人軀幹23垂直，所述兩個機器人手臂24的另一端分別設置有攝像頭28，所述機器人軀幹23的內部設置有二維碼識別電路和控制單元，所述控制單元根據兩個所述攝像頭的拍攝圖像採用三角測量方法確定工業機器人2與距離最近的二維碼14之間的距離在所述產品同步帶12的延伸方向的分量，並根據所述二維碼識別電路識別得到的對應的二維碼14位置信息得到所述工業機器人2當前的位置；

至少一個所述機器人手臂24的第一側面設置有雷射發生器25和雷射接收器26，所述機器人手臂24旋轉至與所述機器人軀幹23垂直時，所述機器人手臂24的第一側面朝向所述同步帶，所述雷射發生器25在所述控制單元的控制下向所述產品託盤發射雷射，所述雷射接收器26接收所述產品託盤中待檢測樣品的反射雷射，所述控制單元根據所述反射雷射計算所述機器人手臂24與所述待檢測樣品的表面的距離，並根據同一待檢測樣品的表面的多個點與所述機器人手臂24的距離判斷所述待檢測樣品的表面平整度。

在一種優選的實施方式中，一個所述機器人手臂24的第一側面設置有雷射發生器25和雷射接收器26，另一個所述機器人手臂24的第一側面設置有機械抓手，所述控制單元判斷當前待檢測樣品的表面平整度小於預設允許閾值時，控制所述機械抓手抓取所述待檢測樣品，具有所述機械抓手的機器人手臂24將所述待檢測樣品移動至廢品池。

在一種優選的實施方式中，所述工業機器人2的運動機構21包括兩個機器人同步帶，所述機器人同步帶設置於所述底座22的下表面，且所述機器人同步帶的延伸方向平行於所述產品同步帶12的延伸方向。

如圖4所示，在一種優選的實施方式中，所述機器人軀幹23與所述底座22之間還設置有縱向平移機構27，所述縱向平移機構27的延伸方向垂直於所述產品同步帶12的延伸方向，所述控制單元根據兩個所述攝像頭的拍攝圖像採用三角測量方法確定工業機器人2與距離最近的二維碼14之間的距離在垂直於所述產品同步帶12的延伸方向的分量，所述控制單元根據該分量控制所述縱向平移機構27調節所述機器人軀幹23與所述產品同步帶12之間的距離。

在一種優選的實施方式中，所述縱向平移機構27包括縱向平移底盤271，所述縱向平移底盤271的上表面開設有一垂直於所述產品同步帶12的延伸方向延伸的凹槽272，所述凹槽272中設置有一絲杆274，所述絲杆274上套設有一滑塊273，所述機器人軀幹23的下表面固定於所述滑塊273上，所述絲杆274由一絲杆驅動電機驅動轉動，使得所述滑塊273垂直於所述產品同步帶12的延伸方向移動，所述絲杆驅動電機與所述控制單元進行通信。

如圖5所示，本發明還提供一種基於機器人視覺的產品表面處理檢測方法，所述方法採用所述的基於機器人視覺的產品表面處理檢測裝置，所述方法包括如下步驟：

s100：所述控制單元控制所述兩個機器人手臂24轉動至與所述機器人軀幹23垂直，兩個所述攝像頭獲取拍攝圖像，所述二維碼識別電路識別所述拍攝圖像中的二維碼圖像，並識別所述二維碼圖像中的數據；

s200：所述控制單元根據兩個所述攝像頭的拍攝圖像採用三角測量方法確定工業機器人2與距離最近的二維碼14之間的距離在所述產品同步帶12的延伸方向的分量；如圖6所示，為採用三角測量方法的示意圖。其中，兩個攝像頭採集圖像方向為l1和l2，可以得到l3和l4的距離，據此計算得到l5的長度，即為工業機器人2與二維碼14之間的距離。

s300：所述控制單元根據所述二維碼識別電路識別得到的對應的二維碼14位置信息得到所述工業機器人2當前的位置；

s400：所述控制單元根據所述工業機器人2當前的位置調整所述工業機器人2的運動機構21，使所述運動機器人到達預設產品檢測位置；

s500：所述控制單元控制所述雷射發射器向所述產品託盤發射雷射，所述雷射接收器26接收所述產品託盤中待檢測樣品的反射雷射；

s600：所述控制單元根據所述反射雷射計算所述機器人手臂24與所述待檢測樣品的表面的距離，並根據同一待檢測樣品的表面的多個點與所述機器人手臂24的距離判斷所述待檢測樣品的表面平整度。

在一種優選的實施方式中，一個所述機器人手臂24的第一側面設置有雷射發生器25和雷射接收器26，另一個所述機器人手臂24的第一側面設置有機械抓手，所述方法還包括如下步驟：

所述控制單元判斷當前待檢測樣品的表面平整度小於預設允許閾值時，控制所述機械抓手抓取所述待檢測樣品，具有所述機械抓手的機器人手臂24將所述待檢測樣品移動至廢品池。

在一種優選的實施方式中，所述機器人軀幹23與所述底座22之間還設置有縱向平移機構27，所述縱向平移機構27的延伸方向垂直於所述產品同步帶12的延伸方向，所述方法還包括如下步驟：

所述控制單元根據兩個所述攝像頭的拍攝圖像採用三角測量方法確定工業機器人2與距離最近的二維碼14之間的距離在垂直於所述產品同步帶12的延伸方向的分量，所述控制單元根據該分量控制所述縱向平移機構27調節所述機器人軀幹23與所述產品同步帶12之間的距離。

在一種優選的實施方式中，所述機器人手臂24的第一側面還設置有感光元件，所述方法還包括如下步驟：

所述感光元件感應待檢測產品表面多個位置處的表面亮度數據；

所述控制單元根據所述待檢測產品表面多個位置處的表面亮度數據分析得到所述待檢測產品表面的亮度均勻度。

如圖7所示，在一種優選的實施方式中，所述機器人軀幹23和所述底座22之間還設置有升降機構，所述方法還包括如下步驟：

所述控制單元在預設統計周期中統計一批待檢測樣品的廢品率，當所述廢品率小於預設最低閾值時，控制所述升降機構使得所述雷射發生器25和雷射接收器26與所述產品同步帶12之間的距離增大，避免因為距離過近而造成廢品檢測精度過低，所述廢品率大於預設最大閾值時，向一上位機報警，並根據所述上位機的指令控制所述升降機構調整所述雷射發生器25和雷射接收器26與所述產品同步帶12之間的距離，如果上位機允許，則可以減小雷射發生器25和雷射接收器26與所述產品同步帶12之間的距離，以適當調低精度，避免因為過高的精度而提高了廢品率。

採用了該發明中的一種基於機器人視覺的產品表面處理檢測裝置及方法，提供一種基於工業機器人的表面處理檢測方式，通過二維碼以及雙目識別實現與工業機器人與產品支架之間的距離測量，通過雷射測距和光敏器件檢測產品表面光滑度，產品支架上同步帶可以根據需要轉動，工業機器人也可以根據需要調節工業機器人與產品支架之間的距離，或沿產品支架上同步帶延伸方向運動，實現自動化檢測；結構簡單，應用方便，具有很強的實用性，適用於大規模推廣應用。

在此說明書中，本發明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發明的精神和範圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。