开坡口智能化升级改造

原有系统为工件的坡口切割以手工切割和示教机器人切割的方式完成，存在问题为手工切割和示教机器人切割的切割质量差、切割效率低、操作过程复杂，已不能满足下料车间大批量产的需求。因此具有自动识别工件及自动生成机器人轨迹的视觉切割机器人将成为首选。建设方案采用视觉系统图像处理，包括工件目标区域和边缘轮廓的提取、机器视觉的标定、图像轮廓的拼接与识别匹况，实现板材的自动开坡口功能。具体工作如下:

（1）对于目标区域工件的提取。通过对深度图进行灰度化处理,依据求取的灰度直方图得到目标区城的阀值,进行二值化分割,获得工件深度图的目标区城:而针对工件灰图,进行高斯滤波处理与直方图均衡化,突出工件边缘信息:然后深度图目标区域像素灰度置为1,背景置为0,与增强后的工件灰度图进行相乘,去除大部分背景噪声,留下仅含工件的目标区校。

（2）目标区域最优轮廓的获取,得出 canny 算子对工件的轮廓提取效果较好。对灰度的目标区域进行 canny 算子边缘提取与轮廓曲线的平滑,作为图像外轮廓;工件灰度图目标区域进行大核高斯滤波进行平滑,使用 canny 算子的边缘提取出轮廓,以此作为内轮廓,并行内外轮廓的优化,得到较为精确的工件目标区域的边缘轮廓。

（3）通过对相机模型的分析,进行相机内参的标定,利用得到的相机内参数进行左右机之间的标定与重合图像成像区域的拼接原理分析。最后相机的标定后,还进行机器人的手眼标定,使图像坐标系与机器人执行末端联系起来,实现设备按图行走。

（4）依据左右成像重叠区域的拼接原理,对最优轮廓进行拼接,得到工件的完整缘轮廓图。对于工件 CAD 模板,进行边缘提取,得到模板的轮廓,各自进行Hu矩的计算与匹配。工件与应 CAD 模板的Hu矩的相似度为0.0180968,能够有效地找到与之对应的模板,获得 CAD 模板的切割工艺参数,修正工件的实际轮廓信息,以此来进行切路径建设方案,实现了全自动切割。

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本系统改造后实施情况如下:

（1）相对于手工切割，具有更高的切割精度。数控切割机的切割精度一般达到±0.6毫米/10米左右，重复精度达± 0.2 毫米/10米，而一般手工切割误差为±4毫米左右；

（2）和半自动切割方式相比，采用6轴联动的方式，能完成更复杂的空间曲线运动，实现复杂形状的工件坡口切割，甚至是变坡口切割；

（3）添加了视觉信息采集系统，能自动识别工件的形状和摆放姿态，避免了示教机器人的示教再现的过程，增加了工作的灵活性，提高了工作效率。

（4）主要用于零件的坡口切割，相对于采用套料软件的整板切割方式，提高了钢板的利用率，减少了钢材的损耗。

此项目提高工业生产中切割机器人的工作效率，能适应环境自动跟踪工件边缘轨迹、自动识别工件摆放姿态，是对钢板自动切割分拣后续工作流程的延伸，通过开坡口智能化升级改造，进一步完善钢板下料智能化作业流程，该项技术应用属于行业领先水平。