视觉辅助的离线编程机器人去毛刺系统

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在铸造件的制造过程中不可避免的会产生毛刺,毛刺的出现对零件的质量、外观及后置处理等诸多方面都会产生不良影响。传统的机器人去毛刺使用手工示教或离线编程方式,但由于铸造件存在形状偏差,同时零件上的毛刺的分布及大小存在随机性,导致毛刺去除不完全,加工次品率较高,甚至发生刀具与铸件冲击情况。因此,本文通过研究图像处理技术,检测工件边缘及毛刺的位置与大小,为机器人离线编程系统的轨迹生成与修改提供数据,从而提高机器人去毛刺的加工质量,降低次品率。首先,从系统层面介绍整个机器人去毛刺系统及其原理。去毛刺系统中,机器人采用日本的那智MC20-01机器人,路径提取与规划是采用了实验室自主开发的离线编程系统BW_OLP.,视觉模块的相机使用映美精的CCD相机。基于此,本文搭建了视觉辅助的机器人离线编程自动化去毛刺试验系统,该系统根据实际工件尺寸,自动调整机器人末端与毛刺的距离以满足打磨的精度要求。其次,为了获取工件打磨边缘及毛刺的位置与大小,在对相机进行标定之后,利用本文开发的机器视觉系统对采集的图像进行分析与处理。经过对图像进行预处理,比较多个广泛使用的图像处理算子,使用性能最优的边缘检测Canny算子与直线检测HoughLinesP算子进行图像检测;利用相对位姿标定的参数,将图像物体位姿转换到物理空间,从而计算得到工件边缘位置,并以此为基准线计算毛刺高度。利用此方法进行实验,记录实验数据并与主观评价进行比较,实验结果显示,依此算法加工后测量的数据与人为主观评价结果是一致的,表明此视觉系统对机器人去毛刺的图像检测具有一定的有效性和实用性。再次,根据边缘检测获取的边缘位置坐标,离线编程系统自动生成机器人初始轨迹;根据检测所得毛刺高度信息,实时调整去毛刺的加工轨迹,对较大毛刺降低加工速度,从而将毛刺完全去除。通过对提取到的毛刺高度信息进行分析,计算毛刺高度的平均值和标准差,以毛刺高度在平均值加两倍标准差(mmean+2× std)范围内为高速范围,机器人以较高的速度切削毛刺;超过此范围则降低机器人进给速度,以此提高毛刺去除率。最后,将经过离线编程系统调整后得到的机器人运动程序导入机器人控制柜中,进行机器人去毛刺实验。实验结果表明,通过视觉提取工件边缘信息与离线编程的轨迹调整,可以有效提高机器人去毛刺的加工质量,降低次品率。
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