[發(fā)明專利]一種基于視覺定位的機器人焊接系統(tǒng)及焊接方法

有效

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• 申請日: 2016-06-17
• 公開（公告）號: CN105904126B
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設計）人: 溫中蒙;禹超;蘇杰;劉卓斌
• 申請（專利權(quán)）人: 爾智機器人（上海）有限公司
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;B25J11/00;B25J19/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于自動化焊接領域，具體的涉及一種基于視覺定位的機器人焊接系統(tǒng)及焊接方法。

背景技術(shù)

鋁卷在熱處理后需要進行時效處理，時效處理需要將鋁卷的卷頭和卷尾進行焊接，如果有必要，還需要增加其他一些位置進行焊接，以使鋁卷形狀得到固定。

參考圖1，通常將鋁卷1內(nèi)圈的頭部稱為卷頭3，外圈的頭部稱為卷尾2。鋁卷1理論上是圓環(huán)柱體，其側(cè)面為圓環(huán)形。為了確保鋁卷1的形狀能夠有效固定，通常單純的焊接卷頭3和卷尾2是不夠的，一般還會增加其他焊點，一般這些其他焊點是位于經(jīng)過卷頭3和/或卷尾2與圓心4的直線與內(nèi)圈和外圈的交點。

經(jīng)過卷頭3與圓心4的直線與外圈有兩個交點，即卷頭對稱焊點31和卷頭對稱焊點33；除卷頭3本身外，該直線與內(nèi)圈還有一個交點，即卷頭對稱焊點32。同樣的，經(jīng)過卷尾2與圓心4的直線與內(nèi)圈有兩個交點，即卷尾對稱焊點21和卷尾對稱焊點22；除卷尾2本身外，該直線與外圈還有一個交點，即卷尾對稱焊點23。

一般鋁卷1一個側(cè)面上的焊點數(shù)量在8個，即卷尾2、卷尾對稱焊點21、卷尾對稱焊點22和卷尾對稱焊點23、卷頭3、卷頭對稱焊點31、卷頭對稱焊點32和卷頭對稱焊點33，也可以根據(jù)具體情況進行適當增加或者減少。

在現(xiàn)有技術(shù)中，焊點的尋找，要么通過人工進行，要么通過傳統(tǒng)的視覺識別方案進行。但是，人工主要依靠經(jīng)驗進行焊點尋找，其精確性得不到控制，此外也不適應自動化工廠的需求。

傳統(tǒng)的視覺識別方案往往通過一次成像技術(shù)來識別鋁卷的輪廓以及圖像細節(jié)信息，這種方法在小尺寸的鋁卷以及精度要求不高的情況下具有快速高效的特點，但是對于大尺寸的鋁卷，例如鋁卷外圈直徑為2.6m時,一次成像技術(shù)要求攝像機具有大廣角，或者遠離鋁卷進行拍攝，但是這樣會丟失鋁卷的細節(jié)信息，比如鋁卷卷頭和卷尾的翹曲，鋁板的不規(guī)則切邊等，導致焊點尋找失敗和焊接失敗。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中，鋁卷的焊點定位較難且不精確，焊接操作無法自動化進行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中鋁卷的焊點定位較難且不精確，焊接操作無法自動化進行。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于視覺定位的機器人焊接系統(tǒng)，包括：

中央控制模塊，中央控制模塊可進行數(shù)據(jù)處理和指令發(fā)布；

圖像采集模塊，圖像采集模塊與中央控制模塊連接，圖像采集模塊將采集到的圖像信息發(fā)送至中央控制模塊以進行數(shù)據(jù)分析，圖像采集模塊接收并執(zhí)行中央控制模塊的指令；

焊接模塊，焊接模塊與中央控制模塊連接，焊接模塊接收并執(zhí)行中央控制模塊的指令。

進一步，圖像采集模塊包括：

攝像裝置；

機器人，所述機器人包括一機械臂，所述攝像裝置安裝于所述機械臂上。

進一步，攝像裝置包括：

相機、鏡頭、光源和圖像處理卡。

進一步，焊接模塊安裝于所述機械臂上。

進一步，機器人為6自由度機器人。

進一步，還包括：

物料傳輸模塊，物料傳輸模塊與所述中央控制模塊連接，物料傳輸模塊接收并執(zhí)行中央控制模塊的指令，并將物料傳輸模塊的位置信息發(fā)送至中央控制系統(tǒng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明提供的焊接系統(tǒng)應用于鋁卷焊接時，可以精確定位焊點，并實現(xiàn)焊點定位和焊接操作自動化，可以有效提高焊接效率和焊接精度。

本發(fā)明提供還一種基于視覺定位的機器人焊接方法，包括：

(1)提供待焊接卷狀物料和上述的焊接系統(tǒng)；

(2)圖像采集模塊采集卷狀物料第一側(cè)面的圖像信息，并通過中央控制模塊確定卷狀物料的卷頭和卷尾坐標；

(3)焊接模塊對第一側(cè)面的卷頭和卷尾進行焊接。

進一步，步驟1與步驟2之間還包括：

將卷狀物料置于物料傳輸模塊上，物料傳輸模塊帶動卷狀物料移動至第一位置，并將該第一位置坐標發(fā)送至中央控制模塊。

進一步，步驟3之后還包括：

物料傳輸模塊帶動卷狀物料移動至第二位置，第二位置不同于第一位置，并將第二位置發(fā)送至中央控制模塊；

重復步驟1-3以焊接卷狀物料第二側(cè)面的卷頭和卷尾。

進一步，步驟2包括：

圖像采集模塊采集卷狀物料第一側(cè)面圖像信息，并將該信息發(fā)送至中央控制模塊以確定卷狀物料的圓心坐標、外圈和內(nèi)圈的邊界軌跡；

圖像采集模塊沿卷狀物料內(nèi)圈邊界軌跡運動并采集圖像信息，將該圖像信息發(fā)送至中央控制模塊以修正內(nèi)圈的邊界軌跡，并確定卷頭的坐標；