[發明專利]一種視覺定位方法、系統及計算設備

在審

• 申請號: 202110239524.6
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113319411A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 劉堅;陳圣峰;陳兵;蘇重陽
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B23K9/32
• 分類號: B23K9/32
• 代理公司: 北京思睿峰知識產權代理有限公司 11396
• 代理人: 謝建云;趙愛軍

本發明公開了一種視覺定位方法，在計算設備中執行，包括步驟：獲取工件表面的焊縫圖像；基于焊縫提取模板確定焊縫圖像上的焊縫特征點及其圖像坐標；基于所述圖像坐標確定焊縫特征點的世界坐標，以便基于焊縫特征點的世界坐標對工件進行焊接。本發明還一并公開了視覺定位系統、在系統中執行的視覺定位方法和計算設備。本發明的視覺定位方法，能實現對角焊縫坐標的精確定位，提高了焊縫提取和焊縫定位的效率。

技術領域

本發明涉及智能焊接技術領域，尤其涉及一種視覺定位方法、系統及計算設備。

背景技術

目前對工件焊接大多是通過人工焊接。人工焊接不僅效率低、產能有限，而且，焊接質量參差不齊、成品不美觀。因此，在船舶、航空航天、工程機械和軌道交通等領域，采用焊接機器人實現智能焊接對于提高焊接品質、提升焊接效率具有重要意義。

采用焊接機器人進行智能焊接時，其核心問題是如何高效、精確地定位焊縫坐標。傳統采用機器人示教的方法進行焊縫定位，該方法中機器人只能按照預設的軌跡焊接,因此當工件尺寸和定位出現偏差時，采用示教進行焊縫定位的方法便會失效。

另外，由于角焊縫的形式多樣，所采集的角焊縫圖像的特征表現也相應多樣。現有技術中，尚未有一種通用性強、抗干擾能力強、精度高的針對角焊縫的提取和定位方法。

為此，需要提供一種針對焊縫的視覺定位方案，以解決上述技術方案中存在的問題。

發明內容

為此，本發明提供了一種視覺定位方法、視覺定位系統及計算設備，以解決或至少緩解上面存在的問題。

根據本發明的第一個方面，提供了一種視覺定位方法，在計算設備中執行，包括步驟：獲取工件表面的焊縫圖像；基于焊縫提取模板確定焊縫圖像上的焊縫特征點及其圖像坐標；基于所述圖像坐標確定焊縫特征點的世界坐標，以便基于焊縫特征點的世界坐標對工件進行焊接。

可選地，在根據本發明的視覺定位方法中，基于所述圖像坐標確定焊縫特征點的世界坐標的步驟包括：確定圖像坐標與相機坐標之間的第一轉化函數；根據第一轉化函數，將焊縫特征點的圖像坐標轉化為相機坐標；確定相機坐標與機器人本體末端的焊槍坐標之間的第二轉化函數；根據第二轉化函數，將所述相機坐標轉化為焊槍坐標，以便基于焊槍坐標對工件進行焊接。

可選地，在根據本發明的視覺定位方法中，所述焊縫為角焊縫，在基于焊縫提取模板確定焊縫圖像上的焊縫特征點之前，包括步驟：獲取工件表面的焊縫夾角；生成與所述焊縫夾角相對應的焊縫提取模板。

可選地，在根據本發明的視覺定位方法中，基于焊縫提取模板確定焊縫圖像上的焊縫特征點的步驟包括：提取焊縫圖像上的特征區域；將所述特征區域與焊縫提取模板相匹配，確定特征區域中與所述焊縫提取模板重合度最高的特征點為焊縫特征點。

可選地，在根據本發明的視覺定位方法中，所述焊縫圖像是通過將結構光投射至工件表面后采集的。

可選地，在根據本發明的視覺定位方法中，提取焊縫圖像上的特征區域的步驟包括：對焊縫圖像進行銳化處理；對銳化后圖像進行降噪和濾波處理；從濾波處理后的圖像中提取結構光中心線，并基于結構光中心線確定焊縫特征點在圖像中的粗定位坐標；基于所述粗定位坐標提取特征區域。

可選地，在根據本發明的視覺定位方法中，所述結構光中心線包括相交的第一結構光中心線和第二結構光中心線，所述焊縫特征點為第一結構光中心線與第二結構光中心線的交點，其中，確定焊縫特征點的粗定位坐標的步驟包括：確定第一結構光中心線對應的第一直線方程、以及第二結構光中心線對應的第二直線方程；基于所述第一直線方程和第二直線方程計算所述焊縫特征點的粗定位坐標。