本发明属于智能化加工领域，涉及视觉定位技术，具体是一种基于视觉定位的工艺辅助规划系统及方法。
背景技术：
1、基于视觉定位的工艺辅助规划方法主要涉及利用视觉技术对目标对象进行识别、定位，并根据这些信息优化作业路径或工作轨迹，以提高作业精度和工作效率。
2、现有技术中的工艺辅助规划系统仅能够根据但一逻辑对工业机器人的形式路径进行规划，但是对于工业车间内复杂的运行环境与工业机器人多变的负载状态，单一逻辑的控制方式无法满足工业机器人的不同应用环境，导致现有工艺辅助规划系统的适用性低下。
3、针对上述技术问题，本技术提出一种解决方案。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于视觉定位的工艺辅助规划系统及方法，用于解决单一逻辑的控制方式无法满足工业机器人的不同应用环境的问题；
2、本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以根据工业车间内复杂的运行环境与工业机器人多变的负载状态对规划路径进行优化的基于视觉定位的工艺辅助规划系统及方法。
3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
4、一种基于视觉定位的工艺辅助规划系统及方法，包括辅助规划平台，所述辅助规划平台通信连接有定位分析模块、路径监测模块、路径分析模块以及数据库；
5、所述定位分析模块用于对工业车间内的各个目标对象进行定位分析并得到；由工业机器人位置信息、目标工位路径信息以及机器人路径信息构成定位信息组并将定位信息组通过辅助规划平台发送至路径监测模块；
6、所述路径监测模块用于对工业车间内机器人专用通道进行阻碍分析：将机器人路径信息中的机器人专用通道标记为正常通道或阻碍通道，将所有阻碍通道从定位信息中删除；
7、所述路径分析模块用于对工业车间内工业机器人的行驶路线进行规划分析：根据定位信息中工业机器人位置信息、目标工位路径信息以及更新后的机器人路径信息生成若干条行驶路线，然后将工业机器人标记为分析对象，获取分析对象的平稳系数pw，通过平稳系数pw对分析对象的负载平稳性是否满足要求进行判定，并生成效率目标路线或平稳目标路线。
8、进一步地，工业机器人位置信息、目标工位路径信息以及机器人路径信息的获取过程包括：对工业车间进行俯视图像拍摄并将得到的图像标记为定位图像，将定位图像放大为像素格图像并进行灰度变换，采用二值法提取定位图像中工业机器人与目标工位的边缘信息并对工业机器人与目标工位的位置进行标记，然后提取定位图像中的机器人路径信息，机器人路径信息包括若干条机器人专用通道，机器人专用通道由两条相互平行的标示线圈定。
9、进一步地，将机器人专用通道标记为正常通道或阻碍通道的具体过程包括：通过数据库调取障碍物灰度范围，将机器人专用通道的两条标示线中间区域标记为监测区域，获取监测区域的阻碍系数za；通过数据库调取阻碍阈值zamax，将监测区域的阻碍系数za与阻碍阈值zamax进行比较：若阻碍系数za小于阻碍阈值zamax，则将对应机器人专用通道标记为正常通道；若阻碍系数za大于等于阻碍阈值zamax，则将对应机器人专用通道标记为阻碍通道。
10、进一步地，监测区域的阻碍系数za的获取过程包括：将监测区域内灰度值位于阻碍物灰度范围之内的像素格标记为阻碍格，由相互接触的阻碍格形成一个阻碍区域，获取监测区域的覆盖数据fg以及集中数据jz，覆盖数据fg为监测区域内阻碍格的总数量，集中数据jz的获取过程包括：将阻碍区域中阻碍格的数量标记为阻碍区域的集中值，将所有阻碍区域中集中值的最大值标记为集中数据jz；通过公式za=k1*jz+k2*fg得到监测区域的阻碍系数za，其中k1与k2均为比例系数，且k1>k2>1。
11、进一步地，分析对象的平稳系数pw的获取过程包括：获取分析对象的负重数据fz与空间数据kj，负重数据fz为分析对象上负载物品的重量值，空间数据kj为分析对象上负载物品的体积值；通过公式pw=m1*fz+m2*kj得到分析对象的平稳系数pw，其中m1与m2均为比例系数，且m1>m2>1。
12、进一步地，对分析对象的负载平稳性是否满足要求进行判定的具体过程包括：通过数据库调取平稳阈值pwmax，将分析对象的平稳系数pw与平稳阈值pwmax进行比较：若平稳系数pw小于平稳阈值pwmax，则判定分析对象的负载平稳性满足要求，获取所有行驶路线的行驶距离，将行驶距离最短的行驶路线标记为效率目标路线；若平稳系数pw大于等于平稳阈值pwmax，则判定分析对象的负载平稳性不满足要求，获取所有行驶路线的机器人专用通道切换次数并标记为切换值，将切换值最小的行驶路线标记为平稳目标路线。
13、进一步地，所述路径分析模块还通信连接有工业机器人控制终端以及优化分析模块；
14、所述工业机器人控制终端接收到效率目标路线/平稳目标路线后控制工业机器人按照效率目标路线/平稳目标路线进行移动，直至工业机器人到达目标工位；
15、所述优化分析模块用于对工业机器人的路线规划进行优化分析：将工业机器人到达目标工位的时刻与工业机器人控制终端接收到效率目标路线/平稳目标路线的时刻的差值标记为本次执行过程的时差值，将移动前工业机器人与目标工位的直线距离标记为执行过程的路径值，将路径值与时差值的比值标记为执行过程的执行系数；生成优化周期，对优化周期内所有采用效率目标路线进行机器人行进控制的执行过程的执行系数进行求和取平均值得到效率优先值，对优化周期内所有采用平稳目标路线进行机器人行进控制的执行过程的执行系数进行求和取平均值得到平稳优先值，将效率优先值与平稳优先值的差值标记为优化必要值，将优化必要值与预设的优化必要阈值进行比较：若优化必要值小于优化必要阈值，则判定优化周期内工业机器人的路径规划模式不具有优化必要性；若优化必要值大于等于优化必要阈值，则判定优化周期内工业机器人的路径规划模式具有优化必要性，生成兼顾优化信号并将兼顾优化信号发送至路径分析模块。
16、进一步地，路径分析模块在接收到兼顾优化信号后，对分析对象的路径规划过程进行优化的具体过程包括：将分析对象的平稳系数pw与平稳阈值pwmax进行比较：若平稳系数pw小于平稳阈值pwmax，则判定分析对象的负载平稳性满足要求，获取所有行驶路线的行驶距离，将行驶距离最短的行驶路线标记为效率目标路线；若平稳系数pw大于等于平稳阈值pwmax，则判定分析对象的负载平稳性不满足要求，获取所有行驶路线的机器人专用通道切换次数并标记为切换值，将行驶路线按照行驶距离由短到长的顺序进行排列得到效率序列，将行驶路线按照切换值数值由小到大的顺序进行排序得到切换序列，将行驶路线在效率序列与切换序列中的序号的和值标记为兼顾值，将兼顾值数值最小的行驶路线标记为兼顾目标路线；将效率目标路线或兼顾目标路线发送至工业机器人控制终端。
17、本发明具备下述有益效果：
18、1、通过定位分析模块可以对工业车间内的各个目标对象进行定位分析，根据工业车间进行图像拍摄，采取图像处理技术对定位图像进行处理之后得到定位信息，从而通过定位信息为路径监测分析与路径规划分析提供数据支撑；
19、2、通过路径检测模块可以对工业车间内机器人专用通道进行阻碍分析，结合监测区域内的多个阻碍数据进行综合分析与计算得到阻碍系数，进而通过阻碍系数对监测区域的整体通畅性进行反馈，并根据反馈结果对定位信息中的机器人专用通道进行更新，避免路线生成后机器人运行受阻；
20、3、通过路径分析模块可以对工业车间内工业机器人的行驶路线进行规划分析并得到平稳系数，通过平稳系数对分析对象在运行时的平稳度要求程度进行评估，进而根据评估结果采取不同的方式生成对应目标路线，在不同运行环境下匹配针对性的推荐路线，提高工业机器人的实际运行效率；
21、4、通过优化分析模块可以对工业机器人的路径规划进行优化分析，将采用不同目标路线进行控制的机器人运行效率进行周期性比对，在采用平稳目标路线的进行机器人运行控制时的效率偏差明显时，采用平稳性与效率兼顾的方式生成兼顾目标路线，进一步提高工业车间内工业机器人的整体运行效率。
1.一种基于视觉定位的工艺辅助规划系统及方法，其特征在于，包括辅助规划平台，所述辅助规划平台通信连接有定位分析模块、路径监测模块、路径分析模块以及数据库；
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉定位的工艺辅助规划系统及方法，其特征在于，工业机器人位置信息、目标工位路径信息以及机器人路径信息的获取过程包括：对工业车间进行俯视图像拍摄并将得到的图像标记为定位图像，将定位图像放大为像素格图像并进行灰度变换，采用二值法提取定位图像中工业机器人与目标工位的边缘信息并对工业机器人与目标工位的位置进行标记，然后提取定位图像中的机器人路径信息，机器人路径信息包括若干条机器人专用通道，机器人专用通道由两条相互平行的标示线圈定。
3.根据权利要求2所述的一种基于视觉定位的工艺辅助规划系统及方法，其特征在于，将机器人专用通道标记为正常通道或阻碍通道的具体过程包括：通过数据库调取障碍物灰度范围，将机器人专用通道的两条标示线中间区域标记为监测区域，获取监测区域的阻碍系数za；通过数据库调取阻碍阈值zamax，将监测区域的阻碍系数za与阻碍阈值zamax进行比较：若阻碍系数za小于阻碍阈值zamax，则将对应机器人专用通道标记为正常通道；若阻碍系数za大于等于阻碍阈值zamax，则将对应机器人专用通道标记为阻碍通道。
4.根据权利要求3所述的一种基于视觉定位的工艺辅助规划系统及方法，其特征在于，监测区域的阻碍系数za的获取过程包括：将监测区域内灰度值位于阻碍物灰度范围之内的像素格标记为阻碍格，由相互接触的阻碍格形成一个阻碍区域，获取监测区域的覆盖数据fg以及集中数据jz，覆盖数据fg为监测区域内阻碍格的总数量，集中数据jz的获取过程包括：将阻碍区域中阻碍格的数量标记为阻碍区域的集中值，将所有阻碍区域中集中值的最大值标记为集中数据jz；通过公式za=k1*jz+k2*fg得到监测区域的阻碍系数za，其中k1与k2均为比例系数，且k1>k2>1。
5.根据权利要求4所述的一种基于视觉定位的工艺辅助规划系统及方法，其特征在于，分析对象的平稳系数pw的获取过程包括：获取分析对象的负重数据fz与空间数据kj，负重数据fz为分析对象上负载物品的重量值，空间数据kj为分析对象上负载物品的体积值；通过公式pw=m1*fz+m2*kj得到分析对象的平稳系数pw，其中m1与m2均为比例系数，且m1>m2>1。
6.根据权利要求5所述的一种基于视觉定位的工艺辅助规划系统及方法，其特征在于，对分析对象的负载平稳性是否满足要求进行判定的具体过程包括：通过数据库调取平稳阈值pwmax，将分析对象的平稳系数pw与平稳阈值pwmax进行比较：若平稳系数pw小于平稳阈值pwmax，则判定分析对象的负载平稳性满足要求，获取所有行驶路线的行驶距离，将行驶距离最短的行驶路线标记为效率目标路线；若平稳系数pw大于等于平稳阈值pwmax，则判定分析对象的负载平稳性不满足要求，获取所有行驶路线的机器人专用通道切换次数并标记为切换值，将切换值最小的行驶路线标记为平稳目标路线。
7.根据权利要求6所述的一种基于视觉定位的工艺辅助规划系统及方法，其特征在于，所述路径分析模块还通信连接有工业机器人控制终端以及优化分析模块；
8.根据权利要求7所述的一种基于视觉定位的工艺辅助规划系统及方法，其特征在于，路径分析模块在接收到兼顾优化信号后，对分析对象的路径规划过程进行优化的具体过程包括：将分析对象的平稳系数pw与平稳阈值pwmax进行比较：若平稳系数pw小于平稳阈值pwmax，则判定分析对象的负载平稳性满足要求，获取所有行驶路线的行驶距离，将行驶距离最短的行驶路线标记为效率目标路线；若平稳系数pw大于等于平稳阈值pwmax，则判定分析对象的负载平稳性不满足要求，获取所有行驶路线的机器人专用通道切换次数并标记为切换值，将行驶路线按照行驶距离由短到长的顺序进行排列得到效率序列，将行驶路线按照切换值数值由小到大的顺序进行排序得到切换序列，将行驶路线在效率序列与切换序列中的序号的和值标记为兼顾值，将兼顾值数值最小的行驶路线标记为兼顾目标路线；将效率目标路线或兼顾目标路线发送至工业机器人控制终端。
