一种基于3D视觉定位的轮胎标刻方法

一种基于3d视觉定位的轮胎标刻方法
技术领域
1.本发明涉及轮胎标刻方法技术领域，更具体为一种基于3d视觉定位的轮胎标刻方法。


背景技术：

2.汽车轮胎是汽车的重要部件之一，它直接与路面接触，和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，保证汽车有良好的乘座舒适性和行驶平顺性；保证车轮和路面有良好的附着性；提高汽车的牵引性、制动性和通过性；承受着汽车的重量，轮胎在汽车上所起的重要作用越来越受到人们的重视。
3.轿车的车轮一般使用子午线轮胎。子午线轮胎的规格包括宽度，高宽比，内径和速度极限符号。以丰田crown3.0轿车为例，其轮胎规格是195/65r15，表示轮胎两边侧面之间的宽度是195毫米，65表示高宽比，“r”代表单词radial，表示是子午轮胎。15是轮胎的内径，以英寸计。有些轮胎还注有速度极限符号，分别用p、r、s、t、h、v、z等字母代表各速度极限值
4.汽车轮胎在生产加工中，人们为了规避传统的磨具刻字方法带来的问题，采用激光雕刻机器人进行轮胎标刻，由于轮胎在输送过程以及激光刻字过程中容易发生位置偏移影响轮胎的刻字效率和质量。因此，需要提供一种新的技术方案给予解决。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于3d视觉定位的轮胎标刻方法，解决了汽车轮胎在生产加工中，人们为了规避传统的磨具刻字方法带来的问题，采用激光雕刻机器人进行轮胎标刻，由于轮胎在输送过程以及激光刻字过程中容易发生位置偏移影响轮胎的刻字效率和质量的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于3d视觉定位的轮胎标刻方法，包括：场景设计模块，所述场景设计模块的上部连接有图像采集模块，所述图像采集模块的侧面设置有中央处理模块，所述中央处理模块的侧面连接有运动控制模块，所述运动控制模块的下部连接有设备管理模块。
7.作为本发明的一种优选实施方式，所述场景设计模块内包括轮胎固定台，用于轮胎的固定并配合多轴机械臂进行标刻。
8.作为本发明的一种优选实施方式，所述图像采集没空看包括3d相机，其位于轮胎固定台的上部，配合移动机构可以进行多方向移动，方便对轮胎进行定位标记。
9.作为本发明的一种优选实施方式，所述中央处理模块包括计算机，其可以接收3d相机的三维点云数据；接着，对采集的点云数据进行体素栅格提高运算速率；然后，将对处理后的点云采集特征存储到哈希表，与库存轮胎信息进行点云匹配，获取轮胎标刻位置。
10.作为本发明的一种优选实施方式，所述运动控制模块包括控制柜，其与多轴机械臂之间相连接，用于多轴机械臂的多方向旋转和移动。
11.作为本发明的一种优选实施方式，所述设备管理模块包括多轴机械臂，多轴机械
臂位于轮胎固定台的侧面，其配合移动机构可以对轮胎进行夹取，实现微调和自动上下料。
12.作为本发明的一种优选实施方式，所述3d视觉定位的轮胎标刻方法包括如下步骤：
13.步骤1：首先，基于小孔成像原理通过3d相机获取初始三维点云数据；
14.步骤2：接着，对采集的点云数据进行体素栅格提高运算速率；
15.步骤3：然后，将对处理后的点云采集特征存储到哈希表，与库存轮胎信息进行点云匹配，获取轮胎标刻位置；
16.步骤4：最后，将信息反馈给机器人完成激光标刻。相较于传统的机器视觉，此方法不会局限于轮胎的类型和位姿的不同而无法定位到准确位置，提高了轮胎标刻的效率和准确性。
17.所述3d视觉定位的轮胎标刻方法还包括如下步骤：
18.步骤1：图像处理模块中的3d相机开机，其获取场景模块获取轮胎固定台表面的场景信息，并反馈至处理模块；
19.步骤2：通过3d相机获取初始三维点云数据；接着，对采集的点云数据进行体素栅格提高运算速率；然后，将对处理后的点云采集特征存储到哈希表，与库存轮胎信息进行点云匹配；3d相机如果检测到目标，则获取轮胎标刻位置，没有检测到目标，则返回场景获取模块中重新获取；
20.步骤3：多种机械臂使能，并控制多轴机械臂运动3d相机获取的标刻位置，通过位置坐标系转换，对机械臂的最优路径进行规划，从而保证准确性，控制机械臂抓取目标轮胎，对目标轮胎进行标刻；
21.步骤4：判断是否继续抓取，是则机械臂去使能，重复步骤1、2和3，否则完成标刻。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
23.本发明首先，基于小孔成像原理通过3d相机获取初始三维点云数据；接着，对采集的点云数据进行体素栅格提高运算速率；然后，将对处理后的点云采集特征存储到哈希表，与库存轮胎信息进行点云匹配，获取轮胎标刻位置；最后，将信息反馈给机器人完成激光标刻。相较于传统的机器视觉，此方法不会局限于轮胎的类型和位姿的不同而无法定位到准确位置，提高了轮胎标刻的效率和准确性。
附图说明
24.图1为本发明整体流程示意图；
25.图2为本发明系统运行流程示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于3d视觉定位的轮胎标刻方法，包括：场景设计模块，所述场景设计模块的上部连接有图像采集模块，所述图像采集模块的侧
面设置有中央处理模块，所述中央处理模块的侧面连接有运动控制模块，所述运动控制模块的下部连接有设备管理模块。
28.进一步改进的，如图1所示：所述场景设计模块内包括轮胎固定台，用于轮胎的固定并配合多轴机械臂进行标刻。
29.进一步改进的，如图1所示：所述图像采集没空看包括3d相机，其位于轮胎固定台的上部，配合移动机构可以进行多方向移动，方便对轮胎进行定位标记。
30.进一步改进的，如图1所示：所述中央处理模块包括计算机，其可以接收3d相机的三维点云数据；接着，对采集的点云数据进行体素栅格提高运算速率；然后，将对处理后的点云采集特征存储到哈希表，与库存轮胎信息进行点云匹配，获取轮胎标刻位置。
31.进一步改进的，如图1所示：所述运动控制模块包括控制柜，其与多轴机械臂之间相连接，用于多轴机械臂的多方向旋转和移动。
32.进一步改进的，如图1所示：所述设备管理模块包括多轴机械臂，多轴机械臂位于轮胎固定台的侧面，其配合移动机构可以对轮胎进行夹取，实现微调和自动上下料。
33.进一步改进的，如图2所示：所述3d视觉定位的轮胎标刻方法包括如下步骤：
34.步骤1：首先，基于小孔成像原理通过3d相机获取初始三维点云数据；
35.步骤2：接着，对采集的点云数据进行体素栅格提高运算速率；
36.步骤3：然后，将对处理后的点云采集特征存储到哈希表，与库存轮胎信息进行点云匹配，获取轮胎标刻位置；
37.步骤4：最后，将信息反馈给机器人完成激光标刻。相较于传统的机器视觉，此方法不会局限于轮胎的类型和位姿的不同而无法定位到准确位置，提高了轮胎标刻的效率和准确性。
38.进一步改进的，如图2所示：所述3d视觉定位的轮胎标刻方法还包括如下步骤：
39.步骤1：图像处理模块中的3d相机开机，其获取场景模块获取轮胎固定台表面的场景信息，并反馈至处理模块；
40.步骤2：通过3d相机获取初始三维点云数据；接着，对采集的点云数据进行体素栅格提高运算速率；然后，将对处理后的点云采集特征存储到哈希表，与库存轮胎信息进行点云匹配；3d相机如果检测到目标，则获取轮胎标刻位置，没有检测到目标，则返回场景获取模块中重新获取；
41.步骤3：多种机械臂使能，并控制多轴机械臂运动3d相机获取的标刻位置，通过位置坐标系转换，对机械臂的最优路径进行规划，从而保证准确性，控制机械臂抓取目标轮胎，对目标轮胎进行标刻；
42.步骤4：判断是否继续抓取，是则机械臂去使能，重复步骤1、2和3，否则完成标刻。
43.工作原理：首先，基于小孔成像原理通过3d相机获取初始三维点云数据；接着，对采集的点云数据进行体素栅格提高运算速率；然后，将对处理后的点云采集特征存储到哈希表，与库存轮胎信息进行点云匹配，获取轮胎标刻位置；最后，将信息反馈给机器人完成激光标刻。相较于传统的机器视觉，此方法不会局限于轮胎的类型和位姿的不同而无法定位到准确位置，提高了轮胎标刻的效率和准确性。
44.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或
基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
45.最后应说明的几点是：首先，在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变。
46.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于3d视觉定位的轮胎标刻系统，其特征在于：包括：场景设计模块，所述场景设计模块的上部连接有图像采集模块，所述图像采集模块的侧面设置有中央处理模块，所述中央处理模块的侧面连接有运动控制模块，所述运动控制模块的下部连接有设备管理模块。2.根据权利要求1所述的一种基于3d视觉定位的轮胎标刻系统，其特征在于：所述场景设计模块内包括轮胎固定台，用于轮胎的固定并配合多轴机械臂进行标刻。3.根据权利要求1所述的一种基于3d视觉定位的轮胎标刻系统，其特征在于：所述图像采集没空看包括3d相机，其位于轮胎固定台的上部，配合移动机构可以进行多方向移动，方便对轮胎进行定位标记。4.根据权利要求1所述的一种基于3d视觉定位的轮胎标刻系统，其特征在于：所述中央处理模块包括计算机，其可以接收3d相机的三维点云数据；接着，对采集的点云数据进行体素栅格提高运算速率；然后，将对处理后的点云采集特征存储到哈希表，与库存轮胎信息进行点云匹配，获取轮胎标刻位置。5.根据权利要求1所述的一种基于3d视觉定位的轮胎标刻系统，其特征在于：所述运动控制模块包括控制柜，其与多轴机械臂之间相连接，用于多轴机械臂的多方向旋转和移动。6.根据权利要求5所述的一种基于3d视觉定位的轮胎标刻系统，其特征在于：所述设备管理模块包括多轴机械臂，多轴机械臂位于轮胎固定台的侧面，其配合移动机构可以对轮胎进行夹取，实现微调和自动上下料。7.根据权利要求1所述的一种基于3d视觉定位的轮胎标刻方法，其特征在于：所述3d视觉定位的轮胎标刻方法包括如下步骤：步骤1：首先，基于小孔成像原理通过3d相机获取初始三维点云数据；步骤2：接着，对采集的点云数据进行体素栅格提高运算速率；步骤3：然后，将对处理后的点云采集特征存储到哈希表，与库存轮胎信息进行点云匹配，获取轮胎标刻位置；步骤4：最后，将信息反馈给机器人完成激光标刻。相较于传统的机器视觉，此方法不会局限于轮胎的类型和位姿的不同而无法定位到准确位置，提高了轮胎标刻的效率和准确性。8.根据权利要求1所述的一种基于3d视觉定位的轮胎标刻方法，其特征在于：所述3d视觉定位的轮胎标刻方法还包括如下步骤：步骤1：图像处理模块中的3d相机开机，其获取场景模块获取轮胎固定台表面的场景信息，并反馈至处理模块；步骤2：通过3d相机获取初始三维点云数据；接着，对采集的点云数据进行体素栅格提高运算速率；然后，将对处理后的点云采集特征存储到哈希表，与库存轮胎信息进行点云匹配；3d相机如果检测到目标，则获取轮胎标刻位置，没有检测到目标，则返回场景获取模块中重新获取；步骤3：多种机械臂使能，并控制多轴机械臂运动3d相机获取的标刻位置，通过位置坐标系转换，对机械臂的最优路径进行规划，从而保证准确性，控制机械臂抓取目标轮胎，对目标轮胎进行标刻；步骤4：判断是否继续抓取，是则机械臂去使能，重复步骤1、2和3，否则完成标刻。

技术总结
本发明公开了一种基于3D视觉定位的轮胎标刻方法，包括：场景设计模块，所述场景设计模块的上部连接有图像采集模块，所述图像采集模块的侧面设置有中央处理模块，所述中央处理模块的侧面连接有运动控制模块，所述运动控制模块的下部连接有设备管理模块。本发明首先，基于小孔成像原理通过3D相机获取初始三维点云数据；接着，对采集的点云数据进行体素栅格提高运算速率；然后，将对处理后的点云采集特征存储到哈希表，与库存轮胎信息进行点云匹配，获取轮胎标刻位置；最后，将信息反馈给机器人完成激光标刻。相较于传统的机器视觉，此方法不会局限于轮胎的类型和位姿的不同而无法定位到准确位置，提高了轮胎标刻的效率和准确性。性。性。


技术研发人员：刘玮 徐纯杰 万益东 张琦 周廷玉 徐之豪
受保护的技术使用者：盐城工学院
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/8/1