[發明專利]基于視覺3D重建的自動噴涂裝置及方法

有效

• 申請號: 202110098523.4
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112934541B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 陳超;王梅香;劉劍;王常江;張鵬飛
• 申請（專利權）人: 濟南藍圖士智能技術有限公司
• 主分類號: B05B13/04
• 分類號: B05B13/04;B05B12/00
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 劉濤

1.一種基于視覺3D重建的自動噴涂裝置，其特征在于，包括用于輸送檢測待噴涂構件（5）的流水線傳送帶（1）及相機組，所述相機組包括在流水線傳送帶（1）正上方設置的第一相機（8）、流水線傳送帶（1）一側設置的第二相機（4）及流水線傳送帶（1）另一側設置有第三相機（9）；

流水線傳送帶（1）一側設置的位置傳感器（7）；

還包括噴涂機構，所述噴涂機構包括噴涂機械臂（6）及噴涂機械臂（6）連接的噴涂裝置，所述噴涂機械臂（6）連接位置傳感器（7）；

所述流水線傳送帶（1）、第一相機（8）、第二相機（4）、第三相機（9）、位置傳感器（7）、噴涂機械臂（6）及噴涂裝置均連接嵌入式計算單元（11）；

所述嵌入式計算單元（11）包括傳感器數據獲取模塊、視覺3D重建模塊、噴涂對象識別提取模塊、噴涂工藝分析模塊、噴涂策略規劃模塊、噴涂作業解析模塊、動作執行模塊；

傳感器數據獲取模塊通過UDP協議獲得第一相機（8）、第二相機（4）、第三相機（9）采集的待噴涂構件（5）的輪廓圖片數據、位置傳感器（7）及轉軸位置傳感器采集的待噴涂構件（5）及各相機位姿、速度的測量數據，得到各相機相對于其所拍攝照片的全局空間位姿，作為3D重建時各相機位姿優化的初始值，并與圖片數據相綁定；

視覺3D重建模塊將第一相機（8）、第二相機（4）、第三相機（9）多視角拍攝的圖像序列及其相機空間位姿作為3D重建系統的輸入；然后分析圖像序列，提取構件的紋理特征，根據紋理特征提取出表征輪廓的稀疏特征點，對每對圖片中的特征點進行匹配并保留滿足幾何約束的匹配，利用這些匹配約束優化相機位姿并得到匹配特征點的3D坐標；之后利用相機位姿、特征點匹配約束和特征點3D坐標，使用MVS技術獲得更稠密的點云；最后根據這些點云重建物體表面信息，并進行紋理映射，還原出構件的三維模型；

噴涂對象識別提取模塊首先根據分離出單個待噴涂構件（5）的輪廓數據，再對數據進行濾波、降采樣、平滑、剔除外點處理，排除因環境、設備噪聲對數據的干擾，對整體輪廓數據進行分割后計算待噴涂構件（5）的數量和幾何特征信息；

噴涂工藝分析模塊根據噴涂工藝參數提取噴涂工件的所有待噴涂面并進行參數化表示，根據各噴涂面的參數方程離散化出每個噴涂周期的噴涂路徑；

噴涂策略規劃模塊在結合相關的噴涂工藝參數擬合各噴涂面內的噴涂路徑和各待噴涂構件（5）之間的行走路徑，形成具有時間和速度特性的噴涂軌跡，覆蓋每組構件的待噴涂區域；

噴涂作業解析模塊用于把噴涂軌跡轉換為按時間序列定義的相關控制指令；

動作執行模塊用于按時間序列執行有關控制指令；

所述嵌入式計算單元（11）連接有云計算單元（12）；

所述第一相機（8）通過第一相機安裝支架（2）安裝在流水線傳送帶（1）的正上方，第一相機（8）安裝的高度能夠使第一相機（8）的視野覆蓋整個流水線傳送帶（1）的寬度；

所述第二相機（4）及第三相機（9）分別通過對應的第二相機安裝支架（3）及第三相機安裝支架（10）支撐固定，所述第二相機（4）及第三相機（9）的高度低于所述第一相機（8）的高度；

所述第一相機（8）、第二相機（4）及第三相機（9）分別通過連接組件與對應的安裝支架連接；

所述連接組件包括與安裝支架連接的安裝座（41），所述安裝座（41）通過第二旋轉軸（45）連接有活動支架（42），所述活動支架（42）通過第一旋轉軸（44）連接對應的相機，所述第一旋轉軸（44）及第二旋轉軸（45）連接微型電機及轉軸位置傳感器，微型電機及轉軸位置傳感器均連接嵌入式計算單元（11）；

所述噴涂機械臂（6）設置兩個，兩個噴涂機械臂（6）關于流水線傳送帶（1）對稱設置，噴涂機械臂（6）擁有沿流水線傳送帶（1）寬度方向和垂直流水線傳送帶（1）方向運動的2個自由度，噴涂裝置為噴槍，噴涂機械臂（6）末端安裝有6把噴槍。

2.根據權利要求1所述的基于視覺3D重建的自動噴涂裝置，其特征在于，所述嵌入式計算單元（11）還包括數據庫模塊、全局定位模塊、監控服務模塊、數據畫像模塊。