一种基于视觉智能的五轴机器人加工控制方法及系统与流程

本发明涉及机器人控制，尤其涉及一种基于视觉智能的五轴机器人加工控制方法及系统。

背景技术：

1、目前，随着工件曲面形貌、材料硬度和加工接触状态不断变化，视觉智能加工控制需要对工件几何形貌、刀具接触状态和加工执行参数进行连续感知，对五轴机器人在复杂加工环境下的动作响应提出了更高要求。

2、在一种现有技术中，通过工业相机、深度相机或视觉传感器获取加工区域的图像、轮廓或形貌数据，并依据边缘检测、轮廓提取或局部几何特征分析判断工件表面状态，再结合预设加工参数控制机器人执行进给、切削或打磨动作；同时，也有方案通过力觉传感器、力矩传感器或主轴负载监测设备获取加工接触力、切削阻力或驱动负载数据，用于判断刀具与工件之间的接触状态，并根据力觉变化对加工过程进行调节。

3、但是，当前常规的加工控制方式往往将视觉观测与力觉感知作为相互割裂的模块运行，由于缺乏统一的时间基准，机器人的视觉系统和力觉系统各自按照不同的节奏采集信息，从而导致视觉获取的工件几何形貌画面与传感器采集的加工接触力信号在时间维度上存在错位。这种信息分离的状态导致机器人在面对复杂加工环境时，难以实现精准的动作响应，极易引发加工误差的不断累积与放大。例如，在加工带有不规则凸起的曲面零件时，刀具刚接触到凸起部位，力觉传感器瞬间感受到了巨大的切削阻力，但由于时间差，此时视觉系统传回的画面可能还停留在前一刻的平坦区域。

4、综上，现有技术中存在面对复杂加工环境时，难以实现精准的机器人动作响应，容易引发加工误差累积，导致无法实现精密加工的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于视觉智能的五轴机器人加工控制方法及系统，以解决现有技术存在面对复杂加工环境时，无法实现精密加工的问题。

2、第一方面，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于视觉智能的五轴机器人加工控制方法，包括：

3、获取五轴机器人加工过程中的第一视觉形貌序列和第一力觉信号序列；

4、提取所述第一视觉形貌序列与所述第一力觉信号序列中最大时间偏差值，若所述最大时间偏差值大于预设同步阈值，则对所述第一力觉信号序列进行插值处理，得到消除时间错位的第二视觉形貌序列和第二力觉信号序列；

5、根据所述第二视觉形貌序列提取目标加工区域的第一视觉位置，并从第二力觉信号序列中提取与第一视觉位置在时间上对应的第一切削阻力；

6、若所述第一切削阻力大于预设阻力阈值，则采用预设支持向量机对所述第一视觉位置中的几何特征进行分类处理，得到形貌结果，将所述形貌结果与所述第一切削阻力输入预设切削动力学模型进行参数映射处理，得到切削参数组；

7、根据所述切削参数组进行阻抗控制参数计算，得到目标阻抗参数，所述目标阻抗参数包括目标刚度、目标阻尼和目标速度，并根据所述目标阻抗参数进行力控内环和视觉外环控制，以驱动五轴机器人执行加工动作。

8、第二方面，本发明提供一种基于视觉智能的五轴机器人加工控制系统，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的方法。

9、相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

10、（1）本发明通过获取第一视觉形貌序列和第一力觉信号序列，提取最大时间偏差值，并在满足同步条件时对第一力觉信号序列进行插值处理，得到第二视觉形貌序列和第二力觉信号序列。通过以上操作使重构后的第二视觉形貌序列与第二力觉信号序列在时间维度上建立精确对应关系，解决现有视觉观测与力觉感知节奏不一致的问题，实现加工状态的同步感知。

11、（2）本发明通过根据第二视觉形貌序列提取第一视觉位置，并从第二力觉信号序列中提取与第一视觉位置在时间上对应的第一切削阻力，在阻力满足预设条件时进行几何特征分类和参数映射，得到切削参数组。通过以上操作使目标加工区域的几何形貌与同一时间节点下的切削阻力建立对应关系，并由形貌结果和切削阻力共同确定初始速度与切削深度，避免仅依据单一视觉信息或单一力觉信息选取加工参数，实现加工参数与当前切削状态的匹配。

12、（3）本发明通过根据切削参数组计算目标刚度、目标阻尼和目标速度，并以力控内环读取实时力觉反馈、计算力觉偏差量和修正机器人末端位姿，同时以视觉外环周期性更新切削参数组和目标阻抗参数。通过以上操作使五轴机器人在加工状态发生变化后能够依据实时反馈持续修正加工动作，形成从视觉力觉感知、切削参数确定、阻抗参数计算、动作执行到反馈修正的闭环控制链路，从而降低加工误差累积并提高精密加工过程中的动作响应准确性。

1.一种基于视觉智能的五轴机器人加工控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于视觉智能的五轴机器人加工控制方法，其特征在于，所述获取五轴机器人加工过程中的第一视觉形貌序列和第一力觉信号序列，包括：

3.根据权利要求1所述的基于视觉智能的五轴机器人加工控制方法，其特征在于，提取所述第一视觉形貌序列与所述第一力觉信号序列中最大时间偏差值，若所述最大时间偏差值大于预设同步阈值，则对所述第一力觉信号序列进行插值处理，得到消除时间错位的第二视觉形貌序列和第二力觉信号序列，包括：

4.根据权利要求3所述的基于视觉智能的五轴机器人加工控制方法，其特征在于，所述以视觉时间戳集合中的时间节点为目标插值点，对所述第一力觉信号序列进行插值处理，得到重构力觉序列，包括：

5.根据权利要求1所述的基于视觉智能的五轴机器人加工控制方法，其特征在于，所述根据所述第二视觉形貌序列提取目标加工区域的第一视觉位置，并从第二力觉信号序列中提取与第一视觉位置在时间上对应的第一切削阻力，包括：

6.根据权利要求1所述的基于视觉智能的五轴机器人加工控制方法，其特征在于，所述采用预设支持向量机对所述第一视觉位置中的几何特征进行分类处理，得到形貌结果，包括：

7.根据权利要求1所述的基于视觉智能的五轴机器人加工控制方法，其特征在于，所述将所述形貌结果与所述第一切削阻力输入预设切削动力学模型进行参数映射处理，得到切削参数组，包括：

8.根据权利要求1所述的基于视觉智能的五轴机器人加工控制方法，其特征在于，所述根据所述目标阻抗参数进行力控内环和视觉外环控制，以驱动五轴机器人执行加工动作，包括：

9.根据权利要求8所述的基于视觉智能的五轴机器人加工控制方法，其特征在于，所述以第一控制周期运行阻抗控制闭环的过程为：

10.一种基于视觉智能的五轴机器人加工控制系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至8任一项所述的基于视觉智能的五轴机器人加工控制方法的步骤。