[發(fā)明專利]基于多線結(jié)構(gòu)光焊縫跟蹤傳感器的焊槍末端位姿識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110239920.9
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112975222B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李瑞峰;王珂;秦中昊;趙立軍;葛連正
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;B25J9/16
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

1.基于多線結(jié)構(gòu)光焊縫跟蹤傳感器的焊槍末端位姿識別方法，其特征在于，包括：

步驟一、將基于多線結(jié)構(gòu)光的焊縫跟蹤傳感器固定在焊槍的末端；所述多線結(jié)構(gòu)光的焊縫跟蹤傳感器的工業(yè)相機(jī)的拍攝面和激光器的發(fā)射端均朝向焊接件的焊縫；并獲取基于多線結(jié)構(gòu)光的焊縫跟蹤傳感器的物理參數(shù)；

步驟二、利用步驟一獲取的物理參數(shù)及焊槍焊接過程中多線結(jié)構(gòu)光的焊縫跟蹤傳感器拍攝的圖像，建立焊縫跟蹤傳感器的俯仰角和升降高度的解耦方程；獲取焊槍末端的俯仰角與升降高度；

建立的焊縫跟蹤傳感器俯仰角和升降高度的解耦方程為：

H＝H1+L2*cos(Ω+90-β)

其中，β為焊縫跟蹤傳感器的俯仰角，H1為焊縫跟蹤傳感器的升降高度，L2為激光器射出點與工業(yè)鏡頭光心之間的距離，Ω為激光器射出點與工業(yè)鏡頭光心的連線與水平面的夾角，θ為激光器射出的相鄰光束的夾角，α為相機(jī)的視野角度，為相機(jī)視野的左側(cè)邊界線與垂直方向的夾角；H為工業(yè)鏡頭光心到焊件的垂直高度，為相機(jī)視野左邊界到右邊界的實際距離對應(yīng)的像素數(shù)量，為第一光帶的縱向坐標(biāo)，為第二光帶的縱向坐標(biāo)；

步驟三、根據(jù)焊槍末端的俯仰角與升降高度，利用奇異值分解方法求解焊槍末端的橫滾角。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多線結(jié)構(gòu)光焊縫跟蹤傳感器的焊槍末端位姿識別方法，其特征在于，步驟一中所述的焊縫跟蹤傳感器至少包括一個多線激光器和一個工業(yè)相機(jī)；多線激光器投射出的至少兩條激光結(jié)構(gòu)光帶位于相機(jī)視野范圍以內(nèi)，并且不靠近視野的邊緣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多線結(jié)構(gòu)光焊縫跟蹤傳感器的焊槍末端位姿識別方法，其特征在于，步驟二中獲取焊槍末端的俯仰角與升降高度的方法包括：

步驟二一、在焊縫跟蹤傳感器在工作狀態(tài)下拍攝的圖像中截取以焊縫為中線的矩形圖像；

步驟二二、在矩形圖像中的第一條光帶和第二條光帶上等間隔設(shè)置興趣框ROI；所述第一條光帶和第二條光帶上的興趣框ROI一一對應(yīng)；

步驟二三、以矩形圖像左上角為中心建立直角坐標(biāo)系，獲取每個興趣框ROI中第一條光帶或第二條光帶的縱向坐標(biāo)；

步驟二四、將所有相對應(yīng)的兩個興趣框ROI中第一條光帶和第二條光帶的縱向坐標(biāo)作為一組；分別代入解耦方程，獲得多個焊槍末端的俯仰角和升降高度參數(shù)，分別對焊槍末端的俯仰角和升降高度求平均值，完成焊槍末端的俯仰角與升降高度的獲取。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多線結(jié)構(gòu)光焊縫跟蹤傳感器的焊槍末端位姿識別方法，其特征在于，步驟二二、所述興趣框ROI位于焊縫的兩側(cè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于多線結(jié)構(gòu)光焊縫跟蹤傳感器的焊槍末端位姿識別方法，其特征在于，獲取每個興趣框ROI中第一條光帶或第二條光帶的縱向坐標(biāo)的具體方法為：

分別將第一條光帶和第二條光帶上每個興趣框ROI內(nèi)每一橫排所有像素的灰度相加求和，獲取所述和的最大值對應(yīng)的像素的位置作為該興趣框ROI中光帶的縱向坐標(biāo)。

6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于多線結(jié)構(gòu)光焊縫跟蹤傳感器的焊槍末端位姿識別方法，其特征在于，還包括建立焊槍的末端俯仰角查找表步驟；

該步驟中：設(shè)定解耦方程的輸入量的范圍，在所設(shè)定的范圍內(nèi)等步長增大或縮小輸入量與獲取每個輸入量對應(yīng)解耦方程的輸出焊縫跟蹤傳感器的俯仰角，將解耦方程的輸入量和其對應(yīng)獲得的俯仰角對應(yīng)存儲，獲得焊槍的末端俯仰角查找表。

7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于多線結(jié)構(gòu)光焊縫跟蹤傳感器的焊槍末端位姿識別方法，其特征在于，還包括建立焊槍的末端升降高度查找表的步驟；

該步驟中：設(shè)定解耦方程的輸入量的范圍，在所設(shè)定的范圍內(nèi)等步長增大或縮小輸入量與獲取每個輸入量對應(yīng)解耦方程的輸出焊縫跟蹤傳感器的升降高度，將解耦方程的輸入量和其對應(yīng)獲得的升降高度對應(yīng)存儲，獲得焊槍的末端升降高度查找表。