(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210705657.2 (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 上海大学 地址 200436 上海市宝山区上 大路99号 (72)发明人 鲍晟　光成方　袁建军　杜亮　 (74)专利代理 机构 嘉兴华申知识产权代理事务 所(普通合伙) 33454 专利代理师 葛学超 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于视觉的工业机器人工作路径规划 优化方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于视觉的工业机器人 工作路径 规划优化方法及系统， 包括： 工控机， 其 上存储有上位机程序， 用于控制机器人、 工业相 机和机器人控制柜； 工作台， 其上设置有工业相 机， 工业相机通过信号线与工控机保持数据连 接； 机器人控制柜， 其通过UTP电缆和工控机保持 数据连接； 机器人本体， 其通过电源线、 信号线与 机器人控制柜保持连接。 本发明提供的基于视觉 的工业机器人工作路径规划优化方法及系统， 通 过工控机输出指定程序， 再通过机器人控制柜控 制机器人执行指定的工作任务并配置各项加工 参数， 可以取代操作员手动输入加工参数并使用 拖动示教编程的传统机器人控制方法， 使得机器 人加工生产线更加高效化， 有效节约了人力成 本， 提高了加工质量。 权利要求书2页 说明书10页 附图3页 CN 114851209 A 2022.08.05 CN 114851209 A 1.一种基于 视觉的工业机器人工作路径规划系统， 其特 征在于， 包括： 工控机， 其上存 储有上位机程序， 用于控制机器人、 工业相机和机器人控制柜； 工作台， 其上设置有工业相机， 所述工业相机通过信号线与工控机保持数据连接； 机器人控制柜， 其 通过UTP电缆和工控机保持数据连接； 机器人本体， 其 通过电源线、 信号线与机器人控制柜保持连接 。 2.一种基于 视觉的工业机器人工作路径规划优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 通过工业相机获取加工 台上待加工工件原始图像信 息并将原始图像信息传输至工 控机； S2： 通过工控机内上位机程序， 对原始图像信息进行预处理， 预设感兴趣区域， 并调整 图像亮度、 对比度及曝光度参数， 使用高斯低通滤波 进行降噪， 将图像转 化为灰度图； S3:通过上位机程序， 对上述步骤S2中灰度图进行背景分割处理， 提取灰度图中工件信 息， 并将灰度图中其 他干扰物体进行分割， 并输出背景分割图像； S4： 通过工控机使用边缘检测和线段检测方法对获取工件的加工路径点集数据包， 并 排除加工路径周围干扰信息； S5： 通过上位机程序根据外部环境和运动学约束条件对加工路径进行优化， 并生成机 器人控制程序。 3.根据权利要求2所述的一种基于视觉的工业机器人工作路径规划优化方法， 其特征 在于， 所述步骤S1 中， 调整工业相机安装位置， 使待加工工件处于工业相机图像的有效区域 内， 通过工业相机对待加工 工件进行图像采集， 并输出原 始图像至 工控机内。 4.根据权利要求2所述的一种基于视觉的工业机器人工作路径规划优化方法， 其特征 在于， 所述步骤S2中， 在上位机程序中， 对原始图像进 行预处理， 设定原始图像感兴趣区域， 去除周围环境以及其他杂物干扰， 并调整图像像素值大小及长宽比例， 对图像的对比度、 亮 度以及曝光度等各项参数进行优化处 理， 得到初步优化图像。 5.根据权利要求4所述的一种基于视觉的工业机器人工作路径规划优化方法， 其特征 在于， 将初步图像转化为灰度图， 并通过高斯低通滤波针对图像噪声进 行滤除， 并对灰度图 中的对比度、 曝光度、 亮度以及滤波降噪阈值等各项参数进 行修改微调， 使得所输出的预 处 理图像质量达最优。 6.根据权利要求4所述的一种基于视觉的工业机器人工作路径规划优化方法， 其特征 在于， 所述步骤S 3中， 工控机使用自适应阈值图像 分割方法， 将预 处理图像内工件信息与其 他干扰物体以及周围划痕反光等噪声信号进 行分割处理， 对获取预处理图像中的工件进 行 提取， 并输出背景分割图像。 7.根据权利要求6所述的一种基于视觉的工业机器人工作路径规划优化方法， 其特征 在于， 所述步骤S4中， 获取所背景分割图像后， 工控机通过使用Canny边缘检测算法提取工 件的边缘轮廓信息， 使用LS M线段检测方法获取工件的加工路径， 并排除焊缝周围的周围划 痕、 反光等噪声信号的干扰， 并输出工件边 缘轮廓图像。 8.根据权利要求7所述的一种基于视觉的工业机器人工作路径规划优化方法， 其特征 在于， 将提取完成的工件边缘轮廓图像在工控机上位机软件用户界面中进行显示， 观察该 图像判断所提取的加工路径是否符合所需工艺要求。 9.根据权利要求8所述的一种基于视觉的工业机器人工作路径规划优化方法， 其特征权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114851209 A 2在于， 所述 步骤S5中： 获取工件边缘轮廓图像后， 将图像中加工路径点信息作为特征点生成机器人工作轨 迹； 以外部环境障碍物以及机器人关节位移、 速度、 加速度以及加加速度作为约束条件， 使 机器人工作轨 迹平滑化， 以工作时间最短为目标， 对平滑后的轨迹进行优化处理， 最终生成所述机器人控制程 序并保存； 调整述图像像素值大小， 将修改后的图像中加工路径信息进行提取和保存； 对获取的 路径点进行处理， 根据Canny边缘检测算法可获取图像中的多 条轮廓集合， 获取精简后路径 点信息并保存。 10.根据权利要求9所述的一种基于视觉的工业机器人工作路径规划优化方法， 其特征 在于， 所述 步骤S5中： 根据机器人工作路径， 通过逆解算法计算出各路径点投射在关节空间形成的运动轨 迹， 以外部环境障碍物点和各个关节轨迹以位移、 速度、 加速度和加加速度为目标， 对机器 人工作轨 迹进行优化， 使机器人工作轨 迹更平滑； 对平滑后轨迹以机器人工作时间最短为目标进行优化处理， 最后按照所需机器人参数 和编程要求 生成机器人控制程序并保存。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114851209 A 3