[發明專利]自主移動機器人焊縫視覺跟蹤系統及跟蹤方法

有效

• 申請號: 201910091284.2
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109693018B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 王中任;劉德政;劉海生;肖光潤;吳艷花
• 申請（專利權）人: 湖北文理學院
• 主分類號: B23K9/127
• 分類號: B23K9/127;B23K9/12;B23K9/028
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 祝蓉蓉;徐瑛

1.自主移動機器人焊縫視覺跟蹤方法，采用自主移動機器人焊縫視覺跟蹤系統實現，其特征在于，所述系統包括自主移動機器人、視覺傳感器和視覺跟蹤處理裝置，所述自主移動機器人包括機器人主體，與所述機器人主體連接的橫擺導軌，安裝在所述橫擺導軌末端的焊槍，及通過485總線與所述視覺跟蹤處理裝置連接的焊機；所述視覺傳感器包括工業相機和線激光器，所述工業相機和線激光器安裝在所述橫擺導軌的末端，用于獲取焊縫的尺寸和位置信息，以及定位焊接過程中焊槍和焊縫的相對位置；所述視覺跟蹤處理裝置與所述工業相機連接，用于對采集的焊縫尺寸和位置信息，利用焊縫特征檢測算法提取初始焊縫位置，并利用基于KCF的焊縫跟蹤算法實時跟蹤焊縫的位置、尺寸信息，控制焊槍移動和焊機動作，實現自主焊接；

所述方法包括：

自主移動機器人進行自主焊接前，視覺傳感器采集焊縫的初始位置和尺寸信息，視覺跟蹤處理裝置提取初始位置焊縫特征點；

自主移動機器人進行自主焊接時，視覺傳感器采集焊縫的實時圖像，視覺跟蹤處理裝置進行基于KCF的焊縫自動跟蹤，進一步包括：確定焊縫特征點目標區域，將焊縫特征點目標區域進行循環偏移，以此構造出大量的樣本來訓練分類器，利用高斯核函數來計算候選區域與目標區域的相似度，選擇相似度最高的區域作為新的目標區域，即得到跟蹤的焊縫目標，對得到所述焊縫目標所采用的樣本和分類器進行更新后，重新確定新的焊縫特征點目標區域，從而實現焊縫的自動跟蹤；

所述視覺跟蹤處理裝置利用焊縫中心位置結合二階差分梯度的方法提取初始位置焊縫特征，進一步包括：首先利用灰度重心法提取圖像中每一列焊縫灰度值重心位置行值GrayPos(i),i＝1,2L nWidth，其中nWidth為圖像寬度像素數；然后尋找焊縫中心位置行值變化最快的點，對每一列中的焊縫中心位置行值計算二階差分，二階差分技術公式為公式(1):

式（1）中，D(i)為第i列的二階差分值，GrayPos(i)為第i列的焊縫中心位置行值，dk為二階差分計算的差分范圍；二階差分絕對值最大值意味著轉折點，即特征點；根據二階差分值得正負，分別確定焊縫左右兩端的特征點，從而取得焊縫初始位置和縫寬尺寸。

2.根據權利要求1所述的自主移動機器人焊縫視覺跟蹤方法，其特征在于，所述自主移動機器人為磁吸附式四輪機器人，所述自主移動機器人通過步進電機驅動包括系統爬行、焊槍橫擺和焊槍上下移動三個方向的運動自由度。

3.根據權利要求1所述的自主移動機器人焊縫視覺跟蹤方法，其特征在于，所述視覺跟蹤處理裝置控制所述焊機設定焊接電流、焊接電壓、送絲、送氣和起弧動作。

4.根據權利要求1所述的自主移動機器人焊縫視覺跟蹤方法，其特征在于，所述視覺跟蹤處理裝置與所述機器人主體連接。

5.根據權利要求1所述的自主移動機器人焊縫視覺跟蹤方法，其特征在于，基于KCF的焊縫自動跟蹤還包括：通過構建樣本的循環矩陣以及傅里葉變換和反變換來降低計算量。

6.根據權利要求1所述的自主移動機器人焊縫視覺跟蹤方法，其特征在于，提取的初始位置焊縫特征點通過顯示屏顯示出來由人工校驗。

7.根據權利要求1所述的自主移動機器人焊縫視覺跟蹤方法，其特征在于，初始位置的焊縫特征點由人工手動進行設定。