[發(fā)明專利]一種六軸工業(yè)機(jī)器人線激光焊縫自動跟蹤系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN107999955A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒焱飚;陳濤
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: B23K26/044
• 分類號: B23K26/044;B23K26/70
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

1.一種六軸工業(yè)機(jī)器人線激光焊縫自動跟蹤系統(tǒng)，包括六軸工業(yè)機(jī)器人、焊槍、線激光視覺傳感器、工作臺、焊接配套設(shè)備、嵌入式工業(yè)控制器、倍福模塊、控制柜，工件放置在工作臺上，工件的位置和傾斜角度可以手動調(diào)節(jié)，線激光視覺傳感器固定安裝在焊槍末端，所述焊槍通過焊槍夾持裝置安裝在六軸工業(yè)機(jī)器人末端上，嵌入式工業(yè)控制器通過以太網(wǎng)線與線激光視覺傳感器相連，焊槍和焊接配套設(shè)備通過電纜線與焊接電源相連接，線激光視覺傳感器和焊槍通過六軸工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動而改變空間位置，其特征在于，

所述在線激光視覺傳感器的工業(yè)相機(jī)的鏡頭處加裝有與激光波長相對應(yīng)的濾光鏡，所述濾光鏡的前端安裝有聚碳酸酯板。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六軸工業(yè)機(jī)器人線激光焊縫自動跟蹤系統(tǒng)，其特征在于：所述的工作臺上設(shè)置有G型夾具和焊接支撐板，所述工件放置于焊接支撐板上，由兩個(gè)及以上G型夾具進(jìn)行裝夾定位。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六軸工業(yè)機(jī)器人線激光焊縫自動跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述六軸工業(yè)機(jī)器人包括伺服系統(tǒng)和運(yùn)動系統(tǒng)，所述伺服系統(tǒng)包括伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器；所述運(yùn)動系統(tǒng)包括六自由度機(jī)械臂。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六軸工業(yè)機(jī)器人線激光焊縫自動跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述焊槍加持裝置包括焊槍夾持器和焊槍連接板，焊槍夾持器夾持焊槍并起到絕緣作用，焊槍連接板將焊槍夾持器固定在六軸工業(yè)機(jī)器人末端，隨六軸工業(yè)機(jī)器人一起運(yùn)動。

5.一種六軸工業(yè)機(jī)器人線激光焊縫自動跟蹤方法，基于如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的六自由度焊接機(jī)器人線激光實(shí)時(shí)焊縫跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，包括步驟：

S1、焊接開始前，線激光視覺傳感器中的工業(yè)相機(jī)先采集圖像并發(fā)送到嵌入式工業(yè)控制器，所述嵌入式工業(yè)控制器對采集的圖像進(jìn)行初始化處理，得到初始焊縫特征點(diǎn)和相鄰區(qū)域，并將得到的初始焊縫特征點(diǎn)像素坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成工業(yè)相機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)值作為基準(zhǔn)三維坐標(biāo)值；

S2、焊接開始后，所述線激光視覺傳感器的工業(yè)相機(jī)將連續(xù)采集的每一幀圖像發(fā)送至所述嵌入式工業(yè)控制器進(jìn)行特征提取處理；將特征提取處理后的圖像進(jìn)行連續(xù)型卷積操作跟蹤算法處理，確定跟蹤目標(biāo)即圖像中焊縫特征點(diǎn)的位置，并且用新的樣本更新濾波器參數(shù)；

S3、所述圖像中焊縫特征點(diǎn)的像素坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成工業(yè)相機(jī)坐標(biāo)系下的目標(biāo)三維坐標(biāo)值后與所述基準(zhǔn)坐標(biāo)值計(jì)算得到的偏差值實(shí)時(shí)的發(fā)送給六軸工業(yè)機(jī)器人，使焊槍末端的焊絲沿著工件的焊縫運(yùn)動，完成六軸工業(yè)機(jī)器人的焊縫自動跟蹤。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的六軸工業(yè)機(jī)器人線激光焊縫自動跟蹤方法，其特征在于：所述步驟S1具體包括：

S11、調(diào)整六自由度焊接機(jī)器人機(jī)械臂的位置和姿態(tài)，使得焊槍末端位于待焊工件焊縫位置的正上方，并使得固定在焊槍上的線激光視覺傳感器處于最佳工作位置，即在焊接過程中既能捕捉到清晰地圖像，又不會使得線激光視覺傳感器和待焊工件發(fā)生干涉；

S12、線激光視覺傳感器中的工業(yè)相機(jī)采集圖像并發(fā)送到嵌入式工業(yè)控制器，嵌入式工業(yè)控制器通過調(diào)用Halcon軟件的庫函數(shù)進(jìn)行閾值處理、形態(tài)學(xué)修正的初始化處理，得到初始的焊縫特征點(diǎn)和相鄰區(qū)域；

S13、嵌入式工業(yè)控制器將得到的焊接前初始焊縫特征點(diǎn)像素坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成基于工業(yè)相機(jī)坐標(biāo)系的基準(zhǔn)三維坐標(biāo)值。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的六軸工業(yè)機(jī)器人線激光焊縫自動跟蹤方法，其特征在于：步驟S2中，所述的特征提取處理具體是采用梯度方向直方圖進(jìn)行特征提取。