技术领域
[0001] 本发明属于机床自动化加工领域，具体为一种应用在机床工作台面的机器人刮研方法及系统。
相关背景技术
[0002] 刮研工序是机床制造过程中保证机床精度的关键工序之一，是决定机床精度和机械性能的关键因素之一。刮研工序目前在全行业皆由人工操作，效率低下，劳动强度大，高度依赖刮研工人的工作经验，对身心健康影响长远。随着工业自动化及人工智能技术的发展，机器取代人工刮研已具备产业化应用的条件。
[0003] 目前，机床工作台表面使用磨削工艺来保证平面度，但同时工作台表面较为光滑，摩擦系数小，在工件工装夹持于工作台中进行加工时会产生震动，也因工作台面过于光滑而易发生移位。在工件工装与工作台夹持受力过大时，对工件工装造成形变，难保证产品质量。此外，工作台面的磨损很难发现；如果工作台面磨损后不能及时发现，对产品质量有直接影响。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明，但本发明的实施方式并不限于此。
[0023] 实施例
[0024] 本实施例提供的是一种应用在机床工作台面的机器人刮研方法，包括以下步骤：
[0025] 步骤S1、使用工业相机采集工件图像，并对所采集的工件图像进行标定。
[0026] 工业相机采集得到的工件图像成像质量高，分辨率达到检测要求，相机标定能准确换算工件的实际坐标值和像素坐标值；从而在后续步骤中，根据从图像获取的铲刮点，机器人能够准确地对工件进行刮研。
[0027] 步骤S2、使用缘检测算法，对工件图像进行工作区域识别，提取工件图像中的轮廓信息，得到感兴趣区域ROI。
[0028] 其中，所述工作区域的识别通过边缘检测算法实现，提取图像中的轮廓信息，得到ROI。本实施例中，边缘检测算法通过计算工件图像梯度值以识别工作区域；工件图像梯度值的计算公式如下：
[0029] gx(i,j)＝f(i+1,j+1)‑f(i‑1,j‑1)+f(i‑1,j+1)‑f(i+1,j‑1)+f(i,j+1)‑f(i,j‑1)；
[0030] gy(i,j)＝f(i+1,j+1)‑f(i‑1,j‑1)‑f(i‑1,j+1)+f(i+1,j‑1)+f(i,j+1)‑f(i,j‑1)；
[0031]
[0032] θ＝arctan(gy(i,j)/gx(i,j))；
[0033] 式中gx(i,j)为工件图像的X方向梯度，gy(i,j)为工件图像的Y方向梯度，i为工件图像的X坐标，j为工件图像的Y坐标，f(i,j)为工件图像灰度值，g(i,j)为工件图像梯度值，θ为工件图像的梯度方向。当工件图像梯度值g(i,j)大于设定阈值时保存该点信息。
[0034] 步骤S3、在步骤S2得到的ROI中，生成给定参数的铲花轮廓和均匀分布的点阵。
[0035] 在本实施例中，为满足工业生产过程中各种需求，所述铲花轮廓包括圆形、矩形、菱形等形状。其中所述铲花轮廓根据选定形状和步长计算轮廓点，并在所述轮廓内依次生成X方向间距与Y方向间距相等的点阵。
[0036] 步骤S4、遍历步骤S3所生成的点阵中的点，判断点阵中的各点是否在铲花轮廓内，将铲花轮廓内的点作为重铲点，铲花轮廓外的点作为轻铲点，获得轻重铲点信息。
[0037] 更具体一点，铲花轮廓内，颜色较深、面积较大的点为重铲点，铲花轮廓外，颜色较浅、面积较小的点为轻铲点。其中重铲点刮研刀纹的深度深，面积大，下刀次数多；轻铲点刮研刀纹的深度浅，面积小，下刀次数少。
[0038] 在本实施例中，判断步骤S3点阵中的点是否在铲花轮廓内，通过遍历点阵中的各点，依次判断各点和铲花轮廓的关系，算法如下：
[0039]
[0040] 式中φ为测试点与铲花轮廓所有点连线的角度之和，n为轮廓的点数目，pi为轮廓中第i个点，P(i+1)％n为轮廓中第i+1个点，Pt为测试点，Pi.x为轮廓中第i个点的X坐标，Pi.y为轮廓中第i个点的Y坐标，Pt.x为测试点的X坐标，Pt.y为测试点的Y坐标。若φ＝2π说明测试点在铲花轮廓内，φ＝0则在铲花轮廓外。
[0041] 步骤S5、铲刮点识别结束后，将轻重铲点信息通过指令发送给机器人，机器人根据轻重铲点信息进行刮研铲花作业，即铲刮。
[0042] 机器人根据轻重铲点信息执行刮研任务，能够实现自动化刮研，有效降低人工作业强度，解决台面光滑工件易发生移位的问题。
[0043] 此外，可以根据实际需要修改机器人参数以调整不同形状的刀纹。
[0044] 本实施例还提供一种应用在机床工作台面的机器人刮研系统，具体包括以下模块：
[0045] 图像采集模块，用于采集工件图像，并对所采集的工件图像进行标定；
[0046] 区域识别模块，用于对工件图像进行工作区域识别，提取工件图像中的轮廓信息，得到感兴趣区域ROI；
[0047] 轮廓及点阵生成模块，在感兴趣区域ROI中，生成给定参数的铲花轮廓和均匀分布的点阵；
[0048] 轻重铲点判别模块，遍历所生成的点阵中的点，判断点阵中的各点是否在铲花轮廓内，铲花轮廓内的点为重铲点，铲花轮廓外的点为轻铲点，获得轻重铲点信息；
[0049] 刮研模块，将轻重铲点信息通过指令发送给机器人，机器人根据轻重铲点信息进行刮研铲花作业。
[0050] 上述各模块分别用于执行本实施例中刮研方法的各个步骤，其详细的执行过程参见步骤S1‑S5，不赘述。
[0051] 以上所述，仅为本发明专利发明较佳/优选的实施方式，但发明专利的保护范围不局限于此，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围内。
