[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

本發明涉及機器人技術領域，具體是基于三線激光視覺傳感裝置的焊槍位姿識別裝置及方法。所述第一豎直激光條紋發射器、第二豎直激光條紋發射器和水平激光條紋發射器均與CCD平行，發射出來的激光條紋投射到豎直鋼板上分布為“卄”形。豎直激光條紋發射器投射到水平鋼板的激光條紋在焊縫圖像中的位置，與焊槍的高度存在一一對應關系；水平激光條紋投射至豎直鋼板上，在焊縫圖像上的斜率反映焊槍沿著焊接方向的傾角；豎直激光條紋發射器投射到豎直鋼板的激光條紋，在焊縫圖像中的位置，與焊槍相對于焊縫的水平偏差存在關系；本發明有助于實現角焊縫的機器自動焊接，可提高焊接的質量及效率，能產生重大的經濟效益。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，具體涉及基于三線激光視覺傳感裝置的焊槍位姿識別裝置及方法。

背景技術

焊接是金屬連接最便宜最有效的方式之一，但焊接時的工作環境非常惡劣，不利于工人的身體健康，急需實現焊接自動化，用機器代替人工焊，提高焊接質量，降低工人的勞動強度。為了實現機器自動焊接，需要檢測出焊槍相對于焊縫的位姿，包括焊槍高度、焊槍相對于焊縫的水平偏差、焊槍沿著焊接方向的傾角，因此，急需一種基于三線激光視覺傳感裝置的焊槍位姿識別裝置及方法。

發明內容

(一)解決的技術問題

本發明的目的是克服現有技術的不足，本發明提供了一種基于三線激光視覺傳感裝置的焊槍位姿識別裝置及方法，可實現焊槍高度、焊槍相對于焊縫的水平偏差、焊槍沿著焊接方向的傾角的自動檢測，有助于提高角焊縫自動焊接的質量和效率。

(二)技術方案

本發明的技術方案：基于三線激光視覺傳感裝置的焊槍位姿識別裝置，包括三線激光視覺傳感裝置、水平滑塊、焊槍、豎直鋼板、水平鋼板和連接塊。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、第二豎直激光條紋發射器、水平激光條紋發射器、CCD(Charge Coupled Device CCD電荷藕合器件圖像傳感器)以及外殼，外殼底部內壁設置有CCD，CCD兩側設置有第一豎直激光條紋發射器和第二豎直激光條紋發射器，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位于外殼內側頂壁，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、第二豎直激光條紋發射器和水平激光條紋發射器均與CCD平行，發射出來的激光條紋投射到豎直鋼板上時，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通過連接塊連接，所述連接塊與焊槍相連接，焊槍對準水平鋼板和豎直鋼板的交線處的焊縫，利用本裝置，可以實現焊槍相對于焊縫位姿的識別。

進一步地，靠近焊槍的為第一豎直激光條紋發射器，遠離焊槍的為第二豎直激光條紋發射器。

進一步地，所述CCD前部設置有衰減片和濾光片，用于濾除背景光和弧光，降低焊縫圖像中激光條紋的亮度。

進一步地，所述CCD前部還設置有玻璃窗口片，用于防止飛濺對CCD的影響。

基于三線激光視覺傳感裝置的焊槍位姿識別方法，包括三線激光視覺傳感裝置、基于三線激光視覺傳感圖像特征的焊槍高度檢測原理、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和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。所述三線激光視覺傳感裝置中的第一豎直激光條紋發射器、第二豎直激光條紋發射器、水平激光條紋發射器和CCD之間互相平行，發射出來的激光條紋投射到豎直鋼板上時，所述激光條紋的分布為“卄”形。

進一步地，所述基于三線激光視覺傳感圖像特征的焊槍高度檢測原理為：第一豎直激光條紋發射器投射到水平鋼板的那段激光條紋，在焊縫圖像中的位置，與焊槍的高度存在一一對應關系，它們之間的關系如下，

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投射到水平鋼板的那段激光條紋，在焊縫圖像中的位置；A和B均為常系數。