本发明属于自动化，具体来说，涉及一种基于视觉的自动喷涂方法及系统。
背景技术：
1、针对非标件的传统喷涂通常采用人工方式，带来的噪声和粉尘对人体伤害大，且喷涂工艺和质量很难保障，喷涂材料浪费大，影响企业成本控制，由机器代替人工进行自动化喷涂势在必行。采用机器人自动喷涂可以提高产品质量和生产效率，还可减少喷涂环节人工工作量，通过在密封空间喷涂的方式，使得工艺更加环保。
2、在专利号为cn110052347b的中国授权发明中，公开了一种基于机器视觉的自动喷涂方法及系统，所述系统包括：plc、与所述plc连接的变频器、第一红外传感器、第二红外传感器和交换机；所述变频器还连接有电机，所述交换机还连接有工业相机、工控机，所述工控机还连接有喷涂机器人；通过所述第一红外传感器感应红外信号，从而控制所述电机启动运行，并进行图像拍摄，当第二红外传感器感应到红外信号时，变频器控制电机停止运行，工业相机停止图像拍摄；当所述工控机匹配到所述图像对应的本地图像时，获取本地图像对应的喷涂程序，并根据所述喷涂程序控制所述喷涂机器人进行喷涂作业，本发明能根据工件的纹理自动调整喷涂工序。
3、现有专利的缺陷在于，上述系统实现了对待喷涂工件进行拍摄图像，并根据图像匹配到所述图像对应的本地图像，获取本地图像对应的喷涂程序，并根据所述喷涂程序控制所述喷涂机器人进行喷涂作业。但针对非标件的喷涂，非标准工件是没有预设的喷涂程序，也就导致无法根据图像匹配对应的本地图像，并找到本地图像对应的喷涂程序。所以现有基于视觉的自动喷涂系统中缺乏对各类非标准工件进行自动喷涂的效果。
技术实现思路
1、针对现有基于视觉的自动喷涂系统中缺乏对各类非标准工件进行自动喷涂的问题，本发明提供了一种基于视觉的自动喷涂方法及系统。
2、为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
3、一种基于视觉的自动喷涂方法，包括步骤：
4、s1、获取工件整体点云数据，在工件上料前根据工件的初步结构形态，选择判断工件放置平板轨道车的方式；
5、s2、对工件表面三维建模，采用二维扫描仪获取工件横截面，结合平板轨道车水平运动速度，重构工件三维点云数据；
6、s3、视觉部分的坐标系定义参考机器人的坐标定义，统一喷涂过程的坐标系；
7、s4、以机器人安装基座的坐标为准，将机器人工具末端的位置统一到统一坐标系中；
8、s5、激光测距仪测量的平板轨道车的位置数据，经过坐标平移计算工件的位置；
9、s6、根据点云数据特征自动分离固定支撑件和工件；
10、s7、根据工件的表面模型，求解得到工件表面法向量，并结合喷涂范围规划喷涂轨迹，最终得到包含坐标位置和喷涂方向的数据发送给机器人控制机构。
11、进一步地，步骤s2的详细步骤：
12、s201、采用大视场二维激光扫描仪采集工件断面表面当前位置的轮廓数据，高精度、高重频激光测距仪定位小车的位置及小车运动速度的测量；
13、s202、通过将激光测距仪数据转换为带时间戳信息的位置数据；
14、s203、结合二维激光扫描仪采集的轮廓数据和时间信息，经坐标转换计算后重构得到工件表面三维模型数据。
15、进一步地，统一喷涂过程的坐标系：坐标系原点由视觉的安装位置确定，即视觉安装位置的正下方的中心位置为整套流程的全局坐标原点，全局坐标原点在定义平板轨道车尾部原点y方向平移一段距离，距离为龙门架到平板轨道车尾部的水平距离，由激光测距仪测量得到。
16、进一步地，步骤s4中由于机器人附带外部轴（外部喷涂移动轨道轴），以机器人基座的坐标为准，将机器人工具末端的位置统一到统一坐标系中；统一坐标系与工件位置所使用的全局坐标系轴向一致，通过二者的差值作为两个坐标系原点的差值。
17、进一步地，将机器人工具末端的位置统一到统一坐标系中的详细流程：
18、s401、对工件进行一次扫描，获取工件点云数据；
19、s402、计算工件点云数据的全局坐标；
20、s403、机器人安装基座原点和全局坐标原点有固定偏差，将固定偏差作为补偿值，加上补偿值得到机器人基座原点在全局坐标系下的坐标值；
21、s404、通过机器人全局坐标系中的安装基座坐标和当前外部轴位置（即机器人在喷涂轨道上移动的当前坐标值）确定机器人末端在全局坐标系中的坐标。即工件点云数据和机器人末端统一到同一个全局坐标系下。
22、进一步地，步骤s5中在工件坐标系里面，平板轨道车尾部为原点位置，平板轨道车在行进过程中，扫描仪完成扫描，工件的位置相对于平板轨道车尾部为已知量，通过测距传感器获得平板轨道车尾部到全局坐标系原点的距离，即可得到工件在全局坐标系下的位置。
23、进一步地，工件位置计算流程包括：
24、s501、对工件进行一次扫描，扫描得到的点云坐标为工件坐标；
25、s502、确定平板轨道车尾部与全局坐标系原点之间的距离值；
26、s503、将工件坐标的y轴值加上距离值得到点云的全局坐标。
27、进一步地，步骤s6中将一台平板轨道车上放置固定支撑件和工件，固定支撑件和工件之间预设有间距，根据激光点云数据在高层上低于固定支撑件高度的跳变进行自动分离。
28、进一步地，步骤s6中分离固定支撑件和工件的详细流程包括：
29、s601、确定工件基准高度；
30、s602、以基准高度为分割线，保留下半部分点云数据；
31、s603、确定原点为当前扫描点；
32、s604、判断当前扫描点是否在平板轨道车范围内，若在平板轨道车范围内，则结束固定支撑件和工件分离流程，若不在进入步骤s605；
33、s605、判断当前扫描点空间距离5厘米范围以内是否存在点云，若存在，则当前扫描点为固定支撑件的位置，若不存在，则进入步骤s606；
34、s606、当前扫描点向x轴正向移动扫描点位置后作为下一个扫描点，继续步骤s604的判断。
35、一种基于视觉的自动喷涂系统，包括工件整体点云数据采集单元、判断工件放置平板轨道车方式单元、工件三维点云数据重构单元、喷涂过程坐标系统一单元、喷涂机器人坐标转换单元、工件位置计算单元、固定支撑件与工件分离单元和喷涂轨迹规划单元；
36、工件整体点云数据采集单元，采用二维扫描仪获取工件轮廓点云数据；
37、判断工件放置平板轨道车方式单元，在工件上料前根据工件的初步结构形态，选择判断工件放置平板轨道车的方式；
38、工件三维点云数据重构单元，采用二维扫描仪获取工件轮廓点云数据，结合平板轨道车水平运动速度，重构工件三维点云数据；
39、喷涂过程坐标系统一单元，确定视觉安装位置的正下方的中心位置为整套系统的全局坐标原点；
40、喷涂机器人坐标转换单元，对工件进行一次扫描，获取工件点云数据，计算工件点云数据的全局坐标，机器人安装基座原点和全局坐标原点有固定偏差，将固定偏差作为补偿值，加上补偿值得到机器人基座原点在全局坐标系下的坐标值，通过机器人全局坐标系中的安装基座坐标和当前机器人外部轴位置确定机器人末端在全局坐标系中的坐标；
41、工件位置计算单元，激光测距仪测量的平板轨道车的位置数据，经过坐标平移计算工件的位置；
42、固定支撑件与工件分离单元，对于平板轨道车上放置两个固定支撑件和工件，根据激光点云数据在高层上低于固定支撑件高度的跳变进行自动分离；
43、喷涂轨迹规划单元，根据工件的表面模型，求解得到工件表面法向量，并结合喷涂范围规划喷涂轨迹，最终得到包含坐标位置和喷涂方向的数据发送给机器人控制机构。
44、本发明相比现有技术，具有如下有益效果：
45、通过获取工件整体点云数据，对工件表面三维建模，重构工件三维点云数据，统一喷涂过程的坐标系，经过坐标平移计算工件的位置，根据点云数据特征自动分离固定支撑件和工件，最后根据工件的表面模型，求解得到工件表面法向量，结合喷涂范围规划喷涂轨迹，形成包含坐标位置和喷涂方向的数据发送给机器人控制机构。实现了对各类非标准工件进行自动喷涂作业效果。
1.一种基于视觉的自动喷涂方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉的自动喷涂方法，其特征在于，步骤s2的详细步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于视觉的自动喷涂方法，其特征在于，统一喷涂过程的坐标系：视觉安装位置的正下方的中心位置为整个流程的全局坐标原点，全局坐标原点定义平板轨道车尾部原点y轴方向平移的距离，通过激光测距仪测量得到龙门架到平板轨道车尾部的水平距离。
4.根据权利要求3所述的一种基于视觉的自动喷涂方法，其特征在于，步骤s4中统一坐标系与工件位置所使用的全局坐标系轴向一致，通过机器人工具末端的位置与工件位置的差值作为统一坐标系和全局坐标系原点的差值。
5.根据权利要求4所述的一种基于视觉的自动喷涂方法，其特征在于，将机器人工具末端的位置统一到统一坐标系中的详细流程：
6.根据权利要求5所述的一种基于视觉的自动喷涂方法，其特征在于，步骤s5中在工件位置的坐标系中，平板轨道车尾部为原点位置，平板轨道车在行进过程中，扫描仪完成扫描，工件的位置相对于平板轨道车尾部为已知量，通过测距传感器获得平板轨道车尾部到全局坐标系原点的距离，得到工件在全局坐标系下的位置。
7.根据权利要求6所述的一种基于视觉的自动喷涂方法，其特征在于，工件位置计算流程包括：
8.根据权利要求7所述的一种基于视觉的自动喷涂方法，其特征在于，步骤s6中固定支撑件和工件之间预设有间距，根据激光点云数据在高层上低于固定支撑件高度的跳变进行自动分离。
9.根据权利要求8所述的一种基于视觉的自动喷涂方法，其特征在于，步骤s6中分离固定支撑件和工件的详细流程包括：
10.一种基于视觉的自动喷涂系统，其特征在于，包括工件整体点云数据采集单元、判断工件放置平板轨道车方式单元、工件三维点云数据重构单元、喷涂过程坐标系统一单元、喷涂机器人坐标转换单元、工件位置计算单元、固定支撑件与工件分离单元和喷涂轨迹规划单元；
