[發(fā)明專利]基于結(jié)構(gòu)光雙目視覺傳感的焊接裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210568670.4
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103028816A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉俊;張秋雨;梁熠天;張開明;鄭慶元
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電機學(xué)院
• 主分類號: B23K9/095
• 分類號: B23K9/095
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于結(jié)構(gòu)光雙目視覺傳感的焊接裝置。

背景技術(shù)

在化工、電站、鍋爐等行業(yè)的熱交換制造中，存在大量的管與板之間的焊接任務(wù)。這種焊接難度大，質(zhì)量要求高，工作量大。目前，在國內(nèi)市場上，管-管板焊接設(shè)備通常為半自動焊接方式，必須采用人工手持焊槍，人工對孔，人工檢查焊接質(zhì)量。在高強度工作下，必不可少的承受著焊接弧光輻射，煙霧污染，嚴(yán)重影響工人健康。所以，焊接技術(shù)的發(fā)展一直是本領(lǐng)域技術(shù)人員關(guān)注的問題。

中國專利CN201076976Y公開一種同軸管板焊接設(shè)備，所述管板焊接設(shè)備包括焊槍、機架、電氣控制系統(tǒng)，焊槍安裝在機架上，機架由水平軸向支架、前后軸向支架、垂直軸向支架連接組成，電氣控制系統(tǒng)安裝在垂直軸向支架的一端，焊槍安裝在前后軸向支架上，焊槍上設(shè)有攝像頭，且攝像頭的光學(xué)中心線與焊炬的回轉(zhuǎn)中心線共線，焊炬和焊槍之間可設(shè)弧長系統(tǒng)。由此通過攝像頭捕捉到的圖像信息以及機架、換位機架和弧長系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)，實現(xiàn)同軸管板焊接。但是，所述專利所揭露的技術(shù)方案在每次焊接都需要人工視覺識別，識別過程耗時長，操作繁瑣。同時，在焊接前，需要調(diào)整管板的水平，以確保管板與焊接系統(tǒng)X-Y坐標(biāo)平面平行，否則管孔位置識別精度無法保證，而管板通常規(guī)格大、質(zhì)量重，水平調(diào)整相對困難。

故針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本案設(shè)計人憑借從事此行業(yè)多年的經(jīng)驗，積極研究改良，于是有了本發(fā)明一種基于結(jié)構(gòu)光雙目視覺傳感的焊接裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的焊接裝置需要人工視覺識別，識別過程耗時長，操作繁瑣，對健康威脅大，且水平調(diào)整相對困難等缺陷提供一種基于結(jié)構(gòu)光雙目視覺傳感的焊接裝置。

本發(fā)明的又一目的是針對現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供一種基于結(jié)構(gòu)光雙目視覺傳感的焊接裝置的焊接方法。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于結(jié)構(gòu)光雙目視覺傳感的焊接裝置，所述基于結(jié)構(gòu)光雙目視覺傳感的焊接裝置包括：安裝支架，所述安裝支架用于安裝基于結(jié)構(gòu)光雙目視覺傳感的焊接裝置；結(jié)構(gòu)光發(fā)射器，用于對所述待焊接管板圖案的中心位置進(jìn)行定位，并活動設(shè)置在所述安裝支架上；數(shù)據(jù)存儲單元，所述數(shù)據(jù)存儲單元用于存儲所述結(jié)構(gòu)光發(fā)射器所獲得的待焊接管板圖案的位置信息；雙目視覺系統(tǒng)，所述雙目視覺系統(tǒng)具有分別活動設(shè)置在所述結(jié)構(gòu)光發(fā)射器兩側(cè)的第一視覺裝置和第二視覺裝置；自動焊接裝置，所述自動焊接裝置根據(jù)所述數(shù)據(jù)存儲單元存儲的待焊接管板圖案的位置進(jìn)行管板焊接；以及運動控制系統(tǒng)，所述運動控制系統(tǒng)用于控制所述自動焊接裝置在對所述帶焊接管板圖案進(jìn)行焊接時的三自由度運動。

可選的，所述結(jié)構(gòu)光發(fā)射器為激光發(fā)射器。

可選的，所述第一視覺裝置和所述第二視覺裝置為攝像頭。

為實現(xiàn)本發(fā)明之又一目的，本發(fā)明提供一種基于結(jié)構(gòu)光雙目視覺傳感的焊接裝置的焊接方法，包括：

執(zhí)行步驟S1：所述結(jié)構(gòu)光發(fā)射器發(fā)射非重合且不平行的第一結(jié)構(gòu)光和第二結(jié)構(gòu)光，所述第一結(jié)構(gòu)光與所述待焊接管板圖案具有第一交點和第二交點，所述第二結(jié)構(gòu)光與所述待焊接管板圖案具有第三交點和第四交點；

執(zhí)行步驟S2：定義由所述第一交點和所述第二交點構(gòu)成的第一弦長和由所述第三交點和第四交點構(gòu)成的第二弦長的垂直平分線之交點為所述待焊接管板圖案的中心位置；

執(zhí)行步驟S3：重復(fù)步驟S2，獲得不同待焊接管板圖案的中心位置，并將所述待焊接管板圖案的中心位置存儲在所述數(shù)據(jù)存儲單元；

執(zhí)行步驟S4：自動焊接裝置在所述運動控制系統(tǒng)的控制下，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)存儲單元所存儲的待焊接管板圖案的位置進(jìn)行焊接。

綜上所述，本發(fā)明基于結(jié)構(gòu)光雙目視覺傳感的焊接裝置采用雙目視覺系統(tǒng)，并結(jié)合空間圓識別算法，可識別在一定傾角范圍內(nèi)的待焊接管板圖案的中心，而不需要對工件進(jìn)行精確水平調(diào)整，實現(xiàn)特征點快速、準(zhǔn)確識別；另外，所述數(shù)據(jù)存儲單元存儲結(jié)構(gòu)光掃描特征點的位置信息，提高了圖像處理速度，大大地提高了系統(tǒng)管孔定位速度。

附圖說明

圖1所示為本發(fā)明基于結(jié)構(gòu)光雙目視覺傳感的焊接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2所示為本發(fā)明基于結(jié)構(gòu)光雙目視覺傳感的焊接裝置的待焊接管板圖案定位原理示意圖。

具體實施方式

為詳細(xì)說明本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及功效，下面將結(jié)合實施例并配合附圖予以詳細(xì)說明。