[發(fā)明專利]一種基于視覺示教的線激光焊縫自動跟蹤系統(tǒng)及方法

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• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113102880A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘海鴻;王耀瑋;陳琳;梁旭斌;莫玉良;韓澤
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號: B23K26/044
• 分類號: B23K26/044
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于視覺示教的線激光焊縫自動跟蹤系統(tǒng)，其特征在于：包括多自由度工業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人控制柜、焊槍、線激光視覺傳感器、手持示教裝置、氣缸、工控機(jī)和工作臺，所述工控機(jī)與機(jī)器人控制柜、所述線激光視覺傳感器相連，所述線激光視覺傳感器安裝在所述焊槍末端，所述焊槍固定在多自由度工業(yè)機(jī)器人上并隨著機(jī)器人運(yùn)動而改變空間位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于視覺示教的線激光焊縫自動跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述多自由度工業(yè)機(jī)器人包括伺服系統(tǒng)和運(yùn)動系統(tǒng)，所述伺服系統(tǒng)包括伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器；所述運(yùn)動系統(tǒng)包括多自由度機(jī)械臂，所述焊槍固定在所述多自由度機(jī)械臂上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于視覺示教的線激光焊縫自動跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，線激光視覺傳感器通過一套可調(diào)節(jié)高低和角度的夾持裝置安裝在焊槍末端，所述夾持裝置包括絕緣連接板和夾持器，絕緣連接板將線激光視覺傳感器與焊槍絕緣，所述夾持器上設(shè)置有多個調(diào)節(jié)螺孔，通過將調(diào)節(jié)螺孔錯開對應(yīng)在不同高度的位置并用螺絲固定，可以調(diào)整線激光視覺傳感器相對焊槍的高度，所述絕緣連接板的背后通過螺絲與夾持器的下端進(jìn)行可轉(zhuǎn)動連接，并且通過設(shè)置的弧形調(diào)節(jié)孔在不同轉(zhuǎn)動角度位置上的固定實現(xiàn)傳感器整體相對于焊槍的角度調(diào)整。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于視覺示教的線激光焊縫自動跟蹤系統(tǒng)，其特征在于：所述線激光視覺傳感器內(nèi)部包含兩個相同的立體視覺模塊、一個激光發(fā)生器和一個圖像高速采集模塊，所述立體視覺模塊采用工業(yè)相機(jī)，所述激光發(fā)生器采用一字線的激光器，所述圖像高速采集模塊采用板級相機(jī)，兩個工業(yè)相機(jī)設(shè)置在激光器和板級相機(jī)的兩側(cè)，所述激光器傾斜地固定在板級相機(jī)的前方，使得激光器發(fā)出的激光在板級相機(jī)的視場范圍里。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于視覺示教的線激光焊縫自動跟蹤系統(tǒng)，其特征在于：所述手持示教裝置包括信息發(fā)送單元、特征識別單元和位姿測量桿件；所述手持示教裝置中的特征識別單元可被立體視覺模塊完整清晰拍攝并以圖片信息保存，所述手持示教裝置的信息發(fā)送單元采用有線傳輸或無線傳輸或有線和無線傳輸方式與立體視覺模塊進(jìn)行信息交互。

6.一種基于視覺示教的線激光焊縫自動跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、焊接開始前，線激光視覺傳感器中的兩個立體視覺模塊先打開，手持示教裝置在立體視覺模塊的有效視野內(nèi)進(jìn)行示教，立體視覺模塊將完整拍攝的特征識別單元的圖像信息發(fā)送給工控機(jī)，所述工控機(jī)根據(jù)接收到的圖像信息，提取圖片中的特征信息，然后根據(jù)特征信息計算獲取手持示教裝置的位姿測量桿件末端點(diǎn)的位置信息和位姿測量桿件的姿態(tài)信息。所述工控機(jī)將獲取的位置信息和姿態(tài)信息傳輸給機(jī)器人控制模塊，所述機(jī)器人控制模塊控制機(jī)器人本體末端工具復(fù)現(xiàn)手持示教裝置位姿測量桿件末端點(diǎn)的位置和位姿測量桿件的姿態(tài)；

S2、焊接開始后，線激光視覺傳感器中的圖像高速采集模塊先采集圖像并發(fā)送到工控機(jī)，所述工控機(jī)對采集的圖像進(jìn)行初始化處理，得到初始焊縫特征點(diǎn)和相鄰區(qū)域，并將得到的初始焊縫特征點(diǎn)像素坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成圖像高速采集模塊坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)值作為基準(zhǔn)三維坐標(biāo)值；所述線激光視覺傳感器的圖像高速采集模塊將連續(xù)采集的每一幀圖像發(fā)送至所述工控機(jī)進(jìn)行特征提取處理；將特征提取處理后的圖像進(jìn)行連續(xù)型卷積操作跟蹤算法處理，確定跟蹤目標(biāo)即圖像中焊縫特征點(diǎn)的位置，并且用新的樣本更新濾波器參數(shù)；

S3、所述圖像中焊縫特征點(diǎn)的像素坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成圖像高速采集模塊坐標(biāo)系下的目標(biāo)三維坐標(biāo)值后與所述基準(zhǔn)坐標(biāo)值計算得到的偏差值實時的發(fā)送給多自由度工業(yè)機(jī)器人，使焊槍末端的焊絲沿著工件的焊縫運(yùn)動，完成多自由度工業(yè)機(jī)器人的焊縫自動跟蹤。