[發明專利]一種六軸工業機器人線激光焊縫自動跟蹤系統及方法

在審

• 申請號: 201711476733.2
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN107999955A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 鄒焱飚;陳濤
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23K26/044
• 分類號: B23K26/044;B23K26/70
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了一種六軸工業機器人線激光焊縫自動跟蹤系統，包括六軸工業機器人、焊槍、線激光視覺傳感器、工作臺、焊接配套設備、嵌入式工業控制器、倍福模塊、控制柜。本發明還公開了一種六軸工業機器人線激光焊縫自動跟蹤方法，包括步驟：S1、焊接開始前，線激光視覺傳感器采集圖像并發送到嵌入式工業控制器進行特征提取得到初始焊縫特征點和相鄰區域；S2、焊接開始后，連續采集每一幀圖像發送至嵌入式工業控制器進行連續型卷積操作跟蹤算法處理，確定圖像中焊縫特征點的位置，并且用新的樣本更新濾波器參數；S3、將計算得到的偏差值實時的發送給六軸工業機器人，完成六軸工業機器人的焊縫自動跟蹤。本發明提高了焊接精度及效率。

技術領域

本發明涉及機器人線激光焊縫自動跟蹤系統，特別涉及一種六軸工業機器人線激光焊縫自動跟蹤系統及方法。

背景技術

現在的焊接機器人基本上都是在焊接之前先進行示教，讓機器人每次都走一個固定的軌跡，這種方式有一個好處就是重復精度高，運動軌跡不需要修正，但是，他有一個致命的缺陷就是不夠隨機應變，不夠靈活，當需要焊接的工件加工精度比較差，或者需要實時焊接加工輪廓尚不明確的工件時，這種焊接機器人就會變得無能為力，需要重新示教才能完成，這樣每次示教都會花費大量的時間，既費時又費力，不能滿足現代工廠對于焊接加工的要求。

因此，為了能夠滿足對于工件本身加工精度，減少因每次工件形狀改變而進行重新示教所花費的時間，應該對焊接機器人加裝視覺系統來滿足現代工業對焊接技術的要求。

實時的焊縫跟蹤系統以及從圖像處理得到的坐標轉換成機器人相應的運動是當前焊接機器人焊接過程中亟待解決的問題，國內外的很多學者圍繞目標跟蹤算法、相應的圖像處理、標定算法和機器人實時通訊系統進行了深入細致的研究。早期提出了一些跟蹤的方法如光流法，但是這類早期的標準跟蹤算法有一個局限就是跟蹤目標要保證沒有完全遮擋或者消失，還有一點是該方法只能進行短期跟蹤，因此，此類算法又叫做短期跟蹤器。隨著現代技術的發展，長期跟蹤變得越來越重要，長期跟蹤要求跟蹤器能夠檢測跟蹤一個無限長的視頻序列，因此，跟蹤器本身要具備一定的檢測能力，其中最重要的是當目標被完全遮擋或者消失導致跟蹤失敗時，跟蹤器能夠重新檢測，直到目標物體出現時能夠重新找到目標并進行跟蹤。

Martin Danelljan等提出了一種基于傳統區分性相關濾波器(DCF)的方法，成為連續型卷積操作濾波器算法(CCOT)。算法能有效地組合利用多分辨率特征圖。將跟蹤的初始訓練和更新通過插值的方法轉換到連續空間域上，然后將損失函數通過傅里葉變換轉換到頻域利用Parserval等式進行計算和優化。從而，能學習到對應不同分辨率特征的連續型卷積濾波器。利用學習得到的連續型濾波器就能對每一幀圖像中的目標進行準確定位。試驗已經證明，CCOT算法比傳統的DCF有更好的魯棒性和準確性。

因此，為了解決焊縫實時跟蹤的問題，研究并結合了連續型卷積操作跟蹤算法，并設計了六軸工業機器人進行焊縫跟蹤實驗，本發明依此提出。

發明內容

本發明的首要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種六軸工業機器人線激光焊縫自動跟蹤系統及方法，解決了現有的焊接機器人焊接工件之前必須先進行示教操作，并且操作繁雜，效率低下以及精度不高的問題。

本發明的首要目的通過下述技術方案來實現：

一種六軸工業機器人線激光焊縫自動跟蹤系統，包括六軸工業機器人、焊槍、線激光視覺傳感器、工作臺、焊接配套設備、嵌入式工業控制器、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節，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機器人末端上，嵌入式工業控制器通過以太網線與線激光視覺傳感器相連，焊槍和焊接配套設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機器人的運動而改變空間位置，所述在線激光視覺傳感器的工業相機的鏡頭處加裝有與激光波長相對應的濾光鏡，所述濾光鏡的前端安裝有聚碳酸酯板，在一定程度上減少了噪聲進入工業相機視野，提高了圖像的質量。