[发明专利]适用移动自主焊接机器人的复合功能双目视觉传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接技术领域的装置，具体是一种适用移动自主焊接机器 人的复合功能双目视觉传感器。

背景技术

在非结构大型装备的制造中，已有的移动机器人焊接作业运动中非柔性把持 焊枪运动协调性差，不能满足角焊缝以及复杂轨迹连续运动平稳性要求等问题。 在实际焊接中，由热变形等因素导致的实际工件信息与规划焊接轨迹存在偏差， 影响焊缝成型。视觉传感方式能够获取大量信息、反应灵敏、精度高，在智能 化焊接领域倍受青睐。视觉传感在机器人焊接领域主要应用于宏观环境识别及 分析、焊接工件类型的分析、焊缝起始位置的定位及导引、焊缝实时跟踪及熔 透控制等方面。主动视觉传感已经在国内外研究比较成熟，但是其结构复杂、 价格昂贵等硬性缺陷制约了应用；被动视觉传感则存在受焊接过程的弧光干扰、 图像采集质量、焦距自适应调整等劣势，此外现有的传感器尺寸相对较大，且 与机器人末关节的配合自由度较少，限制了其应用的场合。

经过现有技术的文献检索发现，申请号为201010543176.3名为“适用机器 人焊接的紧凑型多功能视觉传感器”的中国专利申请文件提供了一种单目视觉 传感器，该种传感器主要以单个CCD摄像机系统为主体，通过安装支架、电机 旋转系统、减光滤光系统及水冷系统，设计一种可应用于焊接中的信息获取与 识别、焊缝跟踪与控制的被动视觉传感器。该传感器尺寸较小，通过手动开关 控制直流电机可驱动减光滤光机构旋转，可实现起弧前的焊接准备工作和起弧 后的控制工作。但是该传感器结构较为复杂，摄像头对焦调节困难，减光滤光 机构只通过手动开关直流电机控制，给移动机器人在非结构空间内自主焊接带 来不便，单目传感器在相机标定、立体视觉上存在固有缺陷，无法完全满足移 动机器人焊接目标多样化的要求，另外该设计给出的传感器与机器人末关节夹 持机构功能单一、稳定性差、自由度少，导致传感器在移动机器人上应用的柔 性和自主化程度降低。

发明内容

本发明目的是：提供一种具有复合功能的双目视觉传感器，该传感器具有结 构简单、多自由度的特点，能满足移动机器人自主地在非结构空间连续完成起 弧前后工作的需要。

本发明的技术方案是：一种适用移动自主焊接机器人的复合功能双目视觉传 感器，其特征在于：它包括固定在焊接机器人末关节上的夹具，该夹具上装有 两个位置和角度均可调的摄像机支架，每个摄像机支架上均装有一个摄像机和 一个电机旋转机构，每个电机旋转机构均与一减光滤光系统相连并能带动该减 光滤光系统旋转使其转入/转出所述摄像机的视野范围。

所述夹具包括两块左右对称布置的U型固定板，两U型固定板的后侧各自 与一夹持侧板固定，该夹持侧板上制有竖槽并通过该竖槽与焊接机器人末关节 固定；连接侧板位于两U型固定板的前侧，其上制有两条横槽并通过这两条横 槽分别与两U型固定板相连；所述U型固定板上制有用于安装摄像机支架的螺 丝孔和弧形槽。

所述竖槽和横槽的长度均为5cm，所述弧形槽的弧度为45°。

所述摄像机支架包括由螺钉固定在U型固定板的螺丝孔和弧形槽上的外 壳，该外壳由前、后两个半壳构成，且所述前、后两个半壳通过扉页相连；所 述摄像机由螺钉固定在外壳内，并在外壳上开设有便于摄像机对焦的调焦小窗。

所述外壳的内表面涂有缓冲胶质，用来辅助固定摄像机。

所述摄像机的通讯端口与双路图像采集卡的视频输入端口连接，所述双路 图像采集卡插装在计算机PCI插槽上。

所述电机旋转系统包括微型大力矩电机，该微型大力矩电机由电机固定架 竖直固定在摄像机支架上。

所述电机旋转系统还包括支撑架，该支撑架固定在摄像机支架上并支撑住 减光滤光系统以减少减光滤光系统因旋转而导致的变形。

所述减光滤光系统包括多层结构内盒以及将该多层结构内盒固定在所述微 型大力矩电机的电机轴上的减光滤光盒支架；其中多层结构内盒为抽屉式结构， 由下而上依次为同轴布置的隔热玻璃层、减光层、滤光层、扩展层和橡圈层。

所述的微型大力矩直流电机是通过控制电路来控制其正反转，该控制电路 是由达林顿晶体管、二极管、电阻和电源组成。