汽車車身機器人點焊飛濺視覺檢測與控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車車身點焊技術(shù)，特別是一種汽車車身機器人點焊飛濺視覺檢測與控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電阻點焊是壓力焊的一種，其原理是通過電極給焊件施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域所產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接。與傳統(tǒng)的弧焊工藝相比，點焊具有接頭質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高、輔助工序少、無須填加焊接材料、便于實現(xiàn)自動化、清潔衛(wèi)生等優(yōu)點，在國防和國民生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，尤其成為汽車制造業(yè)不可或缺的焊接工藝方法，且應(yīng)用前景不斷擴大。然而在車體領(lǐng)域的初期自主保養(yǎng)活動中，調(diào)查初期清掃的垃圾，幾乎都是飛濺。這些飛濺，不僅浪費了清掃時間，附在車體上造成品質(zhì)不良；另外生產(chǎn)過程中溶解電線或附在開關(guān)上等造成設(shè)備故障，引發(fā)生產(chǎn)中斷。由此可見，汽車車身點焊質(zhì)量與效率卻一直受到飛濺的制約。所謂“飛濺”是在點焊中熔融狀態(tài)的金屬發(fā)生火花飛濺的現(xiàn)象。從焊接的板與板之間跳出來的稱為中間飛濺；從連接電極的表面飛散出來的叫表面飛濺。在發(fā)明專利(201210095247.7)提出了汽車車身點焊飛濺檢測與控制裝置及其方法，不僅可以在線的檢測點焊飛濺，還可以通過對采集的飛濺圖像進(jìn)行處理，得出飛濺特征，并給出飛濺產(chǎn)生的方位，作出質(zhì)量評判，實現(xiàn)高質(zhì)量低能耗焊接的雙重要求。但是該技術(shù)在圖像后續(xù)處理以及對CCD的保護(hù)還需要進(jìn)一步完善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種汽車車身機器人點焊飛濺視覺檢測與控制方法，降低后續(xù)圖像處理難度，并延長CCD的使用壽命。
[0004]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種汽車車身機器人點焊飛濺視覺檢測與控制方法，利用工業(yè)計算機運用VC++程序?qū)Σ杉降娘w濺圖像進(jìn)行處理，步驟如下:
[0005]第一步，利用工業(yè)C⑶采集汽車車身點焊焊接飛濺圖像，獲得原始圖像傳輸至工業(yè)計算機；
[0006]第二步，對獲取得到的原始圖像進(jìn)行截取，按照固定尺寸截取點焊點周圍的圖像，截取尺寸為電極截面積的9-16倍；
[0007]第三步，對截取后的圖像進(jìn)行灰度拉伸，對圖像灰度值區(qū)間進(jìn)行線性變化，提高飛濺區(qū)域在整體圖像中的對比度；
[0008]第四步，利用均值濾波和中值濾波降低隨機噪聲對圖像質(zhì)量的影響，使圖像得到平滑；
[0009]第五步，通過閾值分割將圖像分割為二值化圖像，利用邊緣檢測獲取飛濺輪廓，提取飛濺大小與特征參數(shù)，得到飛濺系數(shù)K值。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點:(I)結(jié)合現(xiàn)有的汽車車身點焊技術(shù)，在飛濺圖像處理流程中增加了圖像截取技術(shù)，在對飛濺圖像參數(shù)處理之前進(jìn)行有效圖像的截取，這樣降低了后續(xù)圖像處理的數(shù)據(jù)量，節(jié)省了時間，提高了圖像處理效率。(2)通過圖像截取技術(shù)，可以將CCD設(shè)置到離焊點更遠(yuǎn)的位置，延長了 CCD的壽命。
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0012]圖1是汽車車身機器人點焊飛濺視覺檢測與控制裝置示意圖。
[0013]圖2是汽車車身機器人點焊飛濺視覺檢測與控制系統(tǒng)示意圖。
[0014]圖3是本發(fā)明汽車車身機器人點焊飛濺圖像處理流程圖。
【具體實施方式】
[0015]結(jié)合圖3，本發(fā)明汽車車身機器人點焊飛濺視覺檢測與控制方法，利用工業(yè)計算機7運用VC++程序?qū)Σ杉降娘w濺圖像進(jìn)行處理，步驟如下:
[0016]第一步，利用工業(yè)C⑶采集汽車車身點焊焊接飛濺圖像，獲得原始圖像傳輸至工業(yè)計算機7。
[0017]第二步，對獲取得到的原始圖像進(jìn)行截取，按照固定尺寸截取點焊點周圍的圖像，截取尺寸為電極截面積的9-16倍。其中，圖像截取方法為:選取某一幅原始圖像，先對其進(jìn)行灰度處理、濾除噪聲、二值化處理后，利用梳狀圖的統(tǒng)計特性和圖像紋理特征，找出處理后的圖像中具有最大尺寸的像素，得到一個完整的數(shù)據(jù)起始坐標(biāo)及其長寬，從而獲得需要尺寸的圖像。
[0018]第三步，對截取后的圖像進(jìn)行灰度拉伸，對圖像灰度值區(qū)間進(jìn)行線性變化，提高飛濺區(qū)域在整體圖像中的對比度。
[0019]第四步，利用均值濾波和中值濾波降低隨機噪聲對圖像質(zhì)量的影響，使圖像得到平滑。
[0020]第五步，通過閾值分割將圖像分割為二值化圖像，利用邊緣檢測獲取飛濺輪廓，提取飛濺大小與特征參數(shù)，得到飛濺系數(shù)K值。
[0021]上述本發(fā)明汽車車身機器人點焊飛濺視覺檢測與控制方法用于汽車車身點焊飛濺檢測裝置，如圖1所示。該裝置包括焊鉗1、點焊焊鉗下電極位置傳感器2、上電極臂3、1號工業(yè)(XD4、2號工業(yè)(XD5、圖像采集卡6、工業(yè)計算機7、上電極8、下電極9、下電極臂10、數(shù)模轉(zhuǎn)換接口 12、變頻器13、交流伺服電機14 ;焊鉗1、點焊焊鉗下電極位置傳感器2、上電極臂3、上電極8、下電極9、下電極臂10組成汽車車身點焊焊接裝置；1號工業(yè)CCD4、2號工業(yè)(XD5型號選用敏通1881EX型，配合啟光公司的FS-LM2514型鏡頭，CXD鏡頭前端安裝濾光片，I號工業(yè)C⑶4、2號工業(yè)(XD5與濾光片組成圖像采集系統(tǒng)；1號工業(yè)(XD4、2號工業(yè)(XD5安裝在電焊焊機上電極臂3上，I號工業(yè)(XD4、2號工業(yè)(XD5的鏡頭采像軸線與上電極8軸線同平面；1號工業(yè)(XD4、2號工業(yè)(XD5鏡頭中心線延長線與上電極8端面中心點相交于一點；1號工業(yè)C⑶4、2號工業(yè)(XD5采集焊接過程飛濺圖像，通過數(shù)據(jù)線與圖像采集卡6實現(xiàn)數(shù)據(jù)連接；圖像經(jīng)過圖像采集卡6由模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號傳輸至工業(yè)計算機7。
[0022]上述本發(fā)明汽車車身機器人點焊飛濺視覺檢測與控制方法用于汽車車身點焊飛濺檢測控制系統(tǒng)，如圖2所示。該系統(tǒng)包括焊鉗；點焊焊鉗下電極位置傳感器；上電極臂；1號工業(yè)CXD ;2號工業(yè)CXD ;圖像采集卡；工業(yè)計算機；上電極；下電極；下電極臂；數(shù)模轉(zhuǎn)換接口 ；變頻器；交流伺服電機。定義飛濺系數(shù)K = Kl*s+K2* θ (κι, K2常數(shù)項系數(shù)；s飛濺面積，此處為處理后輪廓包含的像素數(shù)；Θ飛濺軸線與標(biāo)定線間角度)。其控制處理包括以下步驟:
[0023]第一步，開啟汽車車身點焊飛濺檢測裝置，I號工業(yè)(XD4、2號工業(yè)(XD5采集點焊焊接飛濺圖像，通過數(shù)據(jù)線與圖像采集卡6實現(xiàn)數(shù)據(jù)連接；圖像采集卡6將飛濺圖像由模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號傳輸至工業(yè)計算機7 ;
[0024]第二步，工業(yè)計算機7內(nèi)基于VC++的圖像處理程序?qū)Σ杉w濺圖像的實時處理，獲取飛濺輪廓，提取飛濺大小與特征參數(shù)，得到飛濺系數(shù)K值；
[0025]第三步，工業(yè)計算機7將獲得的飛濺特征參數(shù)作為反饋經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換接口 12和變頻器13傳輸至交流伺服電機14，交流伺服電機14將反饋動作傳給點焊焊鉗下電極位置傳感器2，實現(xiàn)對下電極運動方式與施加力的大小及方向的控制；由I號工業(yè)(XD4、2號工業(yè)CCD5采集汽車車身點焊飛濺圖像，工業(yè)計算機7處理圖像獲得獲取飛濺輪廓，提取飛濺大小與特征參數(shù)，得到飛濺系數(shù)K值經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換接口 12和變頻器13傳輸至交流伺服電機14，交流伺服電機14將反饋動作傳給點焊焊鉗下電極位置傳感器2，實現(xiàn)對下電極運動方式與施加力的大小及方向的控制，從而實現(xiàn)汽車車身點焊飛濺檢測控制的閉環(huán)控制。
【主權(quán)項】
1.一種汽車車身機器人點焊飛濺視覺檢測與控制方法，其特征在于利用工業(yè)計算機[7]運用VC++程序?qū)Σ杉降娘w濺圖像進(jìn)行處理，步驟如下: 第一步，利用工業(yè)CCD采集汽車車身點焊焊接飛濺圖像，獲得原始圖像傳輸至工業(yè)計算機[7]; 第二步，對獲取得到的原始圖像進(jìn)行截取，按照固定尺寸截取點焊點周圍的圖像，截取尺寸為電極截面積的9-16倍； 第三步，對截取后的圖像進(jìn)行灰度拉伸，對圖像灰度值區(qū)間進(jìn)行線性變化，提高飛濺區(qū)域在整體圖像中的對比度； 第四步，利用均值濾波和中值濾波降低隨機噪聲對圖像質(zhì)量的影響，使圖像得到平滑； 第五步，通過閾值分割將圖像分割為二值化圖像，利用邊緣檢測獲取飛濺輪廓，提取飛濺大小與特征參數(shù)，得到飛濺系數(shù)K值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車車身機器人點焊飛濺視覺檢測與控制方法，其特征在于第二步中的圖像截取方法為:選取某一幅原始圖像，先對其進(jìn)行灰度處理、濾除噪聲、二值化處理后，利用梳狀圖的統(tǒng)計特性和圖像紋理特征，找出處理后的圖像中具有最大尺寸的像素，得到一個完整的數(shù)據(jù)起始坐標(biāo)及其長寬，從而獲得需要尺寸的圖像。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車車身機器人點焊飛濺視覺檢測與控制方法，利用工業(yè)CCD采集汽車車身點焊焊接飛濺圖像，獲得原始圖像傳輸至工業(yè)計算機；對獲取得到的原始圖像進(jìn)行截取，按照固定尺寸截取點焊點周圍的圖像，截取尺寸為電極截面積的9-16倍；對截取后的圖像進(jìn)行灰度拉伸，對圖像灰度值區(qū)間進(jìn)行線性變化，提高飛濺區(qū)域在整體圖像中的對比度；利用均值濾波和中值濾波降低隨機噪聲對圖像質(zhì)量的影響，使圖像得到平滑；通過閾值分割將圖像分割為二值化圖像，利用邊緣檢測獲取飛濺輪廓，提取飛濺大小與特征參數(shù)，得到飛濺系數(shù)K值。本發(fā)明降低了后續(xù)圖像處理的數(shù)據(jù)量，節(jié)省了時間，提高了圖像處理效率，并將CCD設(shè)置到離焊點更遠(yuǎn)的位置，延長了CCD的壽命。
【IPC分類】B23K11/11, B23K11/36
【公開號】CN105643080
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】張春陽, 桑軍萍, 趙欣, 王克鴻, 周琦, 李帥
【申請人】長安馬自達(dá)汽車有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2014年11月12日