基于結(jié)構(gòu)光的焊縫跟蹤視覺(jué)傳感控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種基于結(jié)構(gòu)光的焊縫跟蹤視覺(jué)傳感控制系統(tǒng)，包括視覺(jué)跟蹤傳感器、機(jī)械手、上位機(jī)和PC機(jī)，所述視覺(jué)跟蹤傳感器包括線激光器、線激光器驅(qū)動(dòng)器、分光鏡和智能相機(jī)，所述視覺(jué)跟蹤傳感器安裝在機(jī)械手末端，且機(jī)械手上設(shè)置有焊槍，能夠?qū)崿F(xiàn)在跟蹤的同時(shí)進(jìn)行自動(dòng)焊接；所述線激光器與線激光器驅(qū)動(dòng)器連接，線激光驅(qū)動(dòng)器與機(jī)械手I/O口連接，所述分光鏡安裝在視覺(jué)跟蹤傳感器的內(nèi)部；本實(shí)用新型具有以下有益效果：(1)、本實(shí)用新型系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于更換，通用性好；(2)、算法優(yōu)化，上位機(jī)界面操作簡(jiǎn)單，解決過(guò)往的標(biāo)定繁瑣問(wèn)題；(3)可滿足復(fù)雜工件條件下的跟蹤，實(shí)現(xiàn)S型焊縫跟蹤。
【專利說(shuō)明】
基于結(jié)構(gòu)光的焊縫跟蹤視覺(jué)傳感控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種焊縫跟蹤傳感器系統(tǒng)，尤其是基于結(jié)構(gòu)光的焊縫跟蹤視覺(jué)傳感控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著人力成本的逐漸上升，工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)水平的逐漸提高，焊接自動(dòng)化生產(chǎn)已經(jīng)是必然的趨勢(shì)。然而，目前的自動(dòng)化焊接技術(shù)主要是示教再現(xiàn)型，在機(jī)器人弧焊過(guò)程中可以高精度的重現(xiàn)已示教的動(dòng)作，但卻無(wú)法滿足實(shí)際焊接過(guò)程中的復(fù)雜情況要求。在實(shí)際焊接過(guò)程中，由于工件復(fù)雜，可能存在一定的加工誤差，夾裝精度無(wú)法達(dá)到要求，焊接時(shí)的熱變形等等因素的存在，使得示教再現(xiàn)這樣的方式出現(xiàn)嚴(yán)重偏差，導(dǎo)致焊接質(zhì)量下降。所以，如何實(shí)現(xiàn)焊縫的自動(dòng)跟蹤，是焊接自動(dòng)化的一個(gè)重要研究方向。
[0003]此外，許多焊縫跟蹤裝置對(duì)于焊縫的形狀要求較高，無(wú)法滿足復(fù)雜工件條件下跟蹤焊縫的要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有焊縫跟蹤裝置的不足，本實(shí)用新型提供了一種基于結(jié)構(gòu)光的新型焊縫跟蹤傳感裝置，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)度要求高、工件條件復(fù)雜情況下的焊縫跟蹤，并極大簡(jiǎn)化裝置的復(fù)雜度，使得本實(shí)用新型更易操作;采用結(jié)構(gòu)光標(biāo)定算法、手眼標(biāo)定算法和焊縫查找算法，跟蹤速度快，精度高;使用新的智能相機(jī)，信號(hào)穩(wěn)定，便于調(diào)試。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述的技術(shù)方案。
[0006]提供一種基于結(jié)構(gòu)光的焊縫跟蹤視覺(jué)傳感控制系統(tǒng)，包括視覺(jué)跟蹤傳感器、機(jī)械手、上位機(jī)和PC機(jī)，所述視覺(jué)跟蹤傳感器包括線激光器、線激光器驅(qū)動(dòng)器、分光鏡和智能相機(jī)，所述視覺(jué)跟蹤傳感器安裝在機(jī)械手末端，且機(jī)械手上設(shè)置有焊槍，能夠?qū)崿F(xiàn)在跟蹤的同時(shí)進(jìn)行自動(dòng)焊接;所述線激光器與線激光器驅(qū)動(dòng)器連接，線激光驅(qū)動(dòng)器與機(jī)械手I/O 口連接，所述分光鏡安裝在視覺(jué)跟蹤傳感器的內(nèi)部;智能相機(jī)外接有電源，智能相機(jī)的外觸發(fā)口與機(jī)械手I/o口連接，通過(guò)機(jī)械手相應(yīng)I/O口的電平變化控制智能相機(jī)觸發(fā)采像；智能相機(jī)通過(guò)網(wǎng)線與PC機(jī)相連，智能相機(jī)將手眼標(biāo)定算法和結(jié)構(gòu)光平面標(biāo)定算法相結(jié)合，采用同一套標(biāo)定圖像。
[0007]用于結(jié)構(gòu)光視覺(jué)跟蹤的上位機(jī)安裝于PC機(jī)上，基于WindowsXP及以上的操作系統(tǒng)，使用簡(jiǎn)單方便，操作容易，適用于普通的工程技術(shù)人員。上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)線分別與機(jī)械手、智能相機(jī)連接。智能相機(jī)將獲取的圖片發(fā)送至上位機(jī)，上位機(jī)便進(jìn)行處理，查找圖片中的焊縫，并根據(jù)標(biāo)定結(jié)果獲取焊縫中心的三維坐標(biāo)信息。焊縫位置獲取成功后，上位機(jī)會(huì)將此信息發(fā)送給機(jī)械手，控制機(jī)械手運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，并持續(xù)跟蹤焊縫。
[0008]作為優(yōu)選，所述智能相機(jī)的網(wǎng)口通過(guò)用于取像的網(wǎng)線連接到PC機(jī)的網(wǎng)口。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0010](I)、本實(shí)用新型系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于更換，通用性好；(2)、算法優(yōu)化，上位機(jī)界面操作簡(jiǎn)單，解決過(guò)往的標(biāo)定繁瑣問(wèn)題；(3)可滿足復(fù)雜工件條件下的跟蹤，實(shí)現(xiàn)S型焊縫跟蹤。
【附圖說(shuō)明】
[0011 ]圖1:本實(shí)用新型控制系統(tǒng)整體框圖；
[0012]圖2:本實(shí)用新型中結(jié)構(gòu)光標(biāo)定算法流程圖；
[0013]圖3:本實(shí)用新型中手眼標(biāo)定算法流程圖；
[0014]圖4:本實(shí)用新型中上位機(jī)的功能設(shè)計(jì)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】做一個(gè)詳細(xì)的說(shuō)明。
[0016]如圖1?4所示，本實(shí)施例提供一種基于結(jié)構(gòu)光的焊縫跟蹤視覺(jué)傳感控制系統(tǒng)的具體實(shí)施例，該基于結(jié)構(gòu)光的焊縫跟蹤視覺(jué)傳感控制系統(tǒng)是一種手眼跟隨視覺(jué)傳感系統(tǒng)，用于自動(dòng)化焊接技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)S型復(fù)雜焊縫的實(shí)時(shí)跟蹤。
[0017]如圖1所示，本實(shí)用新型系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分:
[0018]第一部分是視覺(jué)跟蹤傳感器，所述視覺(jué)跟蹤傳感器包括線激光器、線激光器驅(qū)動(dòng)器、分光鏡和智能相機(jī)，所述視覺(jué)跟蹤傳感器安裝在機(jī)械手末端，且機(jī)械手上設(shè)置有焊槍，能夠?qū)崿F(xiàn)在跟蹤的同時(shí)進(jìn)行自動(dòng)焊接;所述線激光器與線激光器驅(qū)動(dòng)器連接，線激光驅(qū)動(dòng)器與機(jī)械手I/O 口連接，所述分光鏡安裝在視覺(jué)跟蹤傳感器的內(nèi)部；
[0019]智能相機(jī)外接有電源，智能相機(jī)的外觸發(fā)口與機(jī)械手I/0 口連接，通過(guò)機(jī)械手相應(yīng)I/O口的電平變化控制智能相機(jī)觸發(fā)采像;智能相機(jī)的網(wǎng)口通過(guò)網(wǎng)線連接到PC機(jī)的網(wǎng)口，即實(shí)現(xiàn)上位機(jī)獲取觸發(fā)圖像并進(jìn)行圖像處理，其流程如圖1所示。
[0020]第二部分是用于結(jié)構(gòu)光立體視覺(jué)跟蹤的上位機(jī)，安裝在PC機(jī)上，上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)線分別與機(jī)械手、智能相機(jī)相連接。智能相機(jī)獲取圖片后將圖片發(fā)送至上位機(jī)，上位機(jī)便進(jìn)行處理，查找出圖片中的焊縫，并根據(jù)標(biāo)定結(jié)果獲取焊縫中心的三維坐標(biāo)信息。焊縫位置獲取成功后，上位機(jī)會(huì)將此信息發(fā)送給機(jī)械手，控制機(jī)械手運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，并持續(xù)跟蹤焊縫。
[0021]第三部分是機(jī)械手，該機(jī)械手可通過(guò)I/O口控制傳感器，并能讀取接收上位機(jī)的信息，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)焊縫跟蹤。
[0022]為了提高運(yùn)行精準(zhǔn)度，系統(tǒng)在投入使用前需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)標(biāo)定。圖2展示了結(jié)構(gòu)光標(biāo)定算法流程，結(jié)構(gòu)光標(biāo)定算法;圖3展示了手眼標(biāo)定算法實(shí)現(xiàn)流程;在實(shí)際操作過(guò)程中，只需要在上位機(jī)分別點(diǎn)擊采樣和標(biāo)定這兩個(gè)按鈕，就可以將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)光標(biāo)定過(guò)程和手眼標(biāo)定過(guò)程同時(shí)完成。如圖4中的“系統(tǒng)標(biāo)定模塊”所示，本實(shí)用新型將兩個(gè)標(biāo)定過(guò)程整合為一個(gè)模塊，極大地提高了操作簡(jiǎn)便性和系統(tǒng)精準(zhǔn)度。
[0023]其中:本實(shí)用新型中所涉及到的結(jié)構(gòu)光標(biāo)定算法、手眼標(biāo)定算法和焊縫查找算法均為本領(lǐng)域常規(guī)的算法，本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)人員結(jié)合本實(shí)用新型公開說(shuō)明內(nèi)容與上述各個(gè)算法流程內(nèi)容相結(jié)合均能夠編程獲得實(shí)現(xiàn)。
[0024]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于結(jié)構(gòu)光的焊縫跟蹤視覺(jué)傳感控制系統(tǒng)，其特征在于，包括視覺(jué)跟蹤傳感器、機(jī)械手、上位機(jī)和PC機(jī)，所述視覺(jué)跟蹤傳感器包括線激光器、線激光器驅(qū)動(dòng)器、分光鏡和智能相機(jī)，所述視覺(jué)跟蹤傳感器安裝在機(jī)械手末端，且機(jī)械手上設(shè)置有焊槍； 所述線激光器與線激光器驅(qū)動(dòng)器連接，線激光驅(qū)動(dòng)器與機(jī)械手I/o 口連接，所述分光鏡安裝在視覺(jué)跟蹤傳感器的內(nèi)部；智能相機(jī)外接有電源，智能相機(jī)的外觸發(fā)口與機(jī)械手I/o 口連接，智能相機(jī)通過(guò)網(wǎng)線與PC機(jī)相連，用于結(jié)構(gòu)光視覺(jué)跟蹤的上位機(jī)安裝于PC機(jī)上，上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)線分別與機(jī)械手、智能相機(jī)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的基于結(jié)構(gòu)光的焊縫跟蹤視覺(jué)傳感控制系統(tǒng)，其特征在于，所述智能相機(jī)的網(wǎng)口通過(guò)網(wǎng)線連接到PC機(jī)的網(wǎng)口。
【文檔編號(hào)】B23K9/127GK205571674SQ201620016163
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年1月8日
【發(fā)明人】卜琰, 郭振民, 徐赤, 丁鍇
【申請(qǐng)人】杭州自動(dòng)化技術(shù)研究院有限公司