[發明專利]基于三線激光視覺傳感裝置的焊槍位姿識別裝置及方法

在審

• 申請號: 202011294912.6
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112338399A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 樂健;劉一春;束志恒;徐星;陳小奇;張華
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;B23K37/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于三線激光視覺傳感裝置的焊槍位姿識別裝置，其特征在于，包括三線激光視覺傳感裝置、水平滑塊(1)、焊槍(2)、豎直鋼板(4)、水平鋼板(5)和連接塊(11)；其中，三線激光視覺傳感裝置包括第一豎直激光條紋發射器(8)、第二豎直激光條紋發射器(6)、水平激光條紋發射器(10)、CCD(7)以及外殼(9)，外殼(9)底部內壁設置有CCD(7)，CCD(7)兩側設置有第一豎直激光條紋發射器(8)和第二豎直激光條紋發射器(6)，分別用于發射出豎直的激光條紋，所述水平激光條紋發射器(10)位于外殼(9)內側頂壁，用于發射出水平的激光條紋，所述第一豎直激光條紋發射器(8)、第二豎直激光條紋發射器(6)和水平激光條紋發射器(10)均與CCD(7)平行，用于發射出來的激光條紋投射到豎直鋼板(4)上時，所述激光條紋的分布為“卄”形；所述三線激光視覺傳感裝置與水平滑塊(1)通過連接塊(11)連接，所述連接塊(11)與焊槍(2)相連接，焊槍(2)對準水平鋼板(5)和豎直鋼板(4)的交線處的焊縫。

2.根據權利要求1所述的基于三線激光視覺傳感裝置的焊槍位姿識別裝置，其特征在于：靠近焊槍(2)的為第一豎直激光條紋發射器(8)，遠離焊槍(2)的為第二豎直激光條紋發射器(6)。

3.根據權利要求1所述的基于三線激光視覺傳感裝置的焊槍位姿識別裝置，其特征在于：所述CCD(7)前部設置有衰減片和濾光片，用于濾除背景光和弧光。

4.根據權利要求1所述的基于三線激光視覺傳感裝置的焊槍位姿識別裝置，其特征在于：所述CCD(7)前部還設置有玻璃窗口片。

5.基于三線激光視覺傳感裝置的焊槍位姿識別方法，其特征在于：基于三線激光視覺傳感裝置中的第一豎直激光條紋發射器(8)、第二豎直激光條紋發射器(6)和水平激光條紋發射器(10)均與CCD(7)平行，使得發射出來的激光條紋投射到豎直鋼板(4)上時，所述激光條紋的分布為“卄”形；

基于三線激光視覺傳感圖像特征的焊槍高度檢測原理檢測出焊槍(2)的高度；

基于三線激光視覺傳感圖像特征的焊槍沿著焊接方向傾角檢測原理檢測出焊槍(2)沿著焊接方向的傾角；

基于三線激光視覺傳感圖像特征的焊槍相對于焊縫的水平偏差檢測原理檢測出焊槍(2)相對于焊縫(3)的水平偏差。

6.根據權利要求5所述的基于三線激光視覺傳感裝置的焊槍位姿識別方法，其特征在于：第一豎直激光條紋發射器(8)投射到水平鋼板(5)的激光條紋，在焊縫(3)圖像中的位置，與焊槍(2)的高度存在一一對應關系，關系如下：

h＝A·a+B

式中，h為焊槍的高度；a表示第一豎直激光條紋發射器(8)投射到水平鋼板(5)的激光條紋，在焊縫(3)圖像中的位置；A和B為常系數，從而可以檢測出焊槍(2)的高度。

7.根據權利要求5所述的基于三線激光視覺傳感裝置的焊槍位姿識別方法，其特征在于：水平激光條紋發射器(10)投射至豎直鋼板(4)上的激光條紋在焊縫(3)圖像上的斜率k的大小反映焊槍沿著焊接方向傾角的大小，斜率的正負分別反映焊槍沿著焊接方向向前或向后傾斜，斜率與焊槍(2)沿著焊接方向的傾角之間滿足如下關系，

θ＝C·k+D

式中，θ為焊槍(2)沿著焊接方向的傾角；k為水平激光條紋發射器(10)投射至豎直鋼板(4)上的激光條紋，在焊縫(3)圖像上的斜率；C和D為常系數。

8.根據權利要求5所述的基于三線激光視覺傳感裝置的焊槍位姿識別方法，其特征在于：第二豎直激光條紋發射器(6)投射到豎直鋼板(4)的激光條紋，在焊縫(3)圖像中的位置，與焊槍(2)相對于焊縫(3)的水平偏差存在關系，同時，焊槍(2)相對于焊縫(3)的水平偏差還與焊槍(2)沿著焊接方向的傾角有關，關系如下，

e＝E·d+F·k+G

式中，e為焊槍(2)相對于焊縫(3)的水平偏差；k為水平激光條紋發射器(10)投射至豎直鋼板(4)上的水平激光條紋在焊縫(3)圖像上的斜率，可以表征焊槍(2)沿著焊接方向的傾角；d為第二豎直激光條紋發射器(6)投射到豎直鋼板(4)上的激光條紋在焊縫(3)圖像中的位置；E、F和G為系數，從而可以檢測出焊槍(2)相對于焊縫(3)的水平偏差。