[发明专利]基于视频分析的焊缝检测与跟踪系统及方法有效

专利信息
申请号: 201410820791.2 申请日: 2014-12-25
公开(公告)号: CN104493336A 公开(公告)日: 2015-04-08
发明(设计)人: 张天池;黄宇 申请(专利权)人: 重庆天量电子科技有限公司
主分类号: B23K9/127 分类号: B23K9/127
代理公司: 重庆中流知识产权代理事务所(普通合伙)50214 代理人: 陈立荣
地址: 401121重庆市北部新*** 国省代码: 重庆;85
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摘要:
搜索关键词: 基于 视频 分析 焊缝 检测 跟踪 系统 方法
【权利要求书】:

1.基于视频分析的焊缝检测与跟踪系统,其牲在于,包括监控器、处理器、控制器和伺服驱动器;

所述监控器安装在正对焊枪的位置,用于采集焊枪、焊缝和弧光的实时视频图像信息,并将该视频图像信息发送给处理器;

所述处理器用于处理视频图像信息,生成焊枪的偏移像素量,并将该偏移像素量发送给控制器;

所述控制器用于将偏移像素量数据转换成焊缝与焊枪的实际偏移距离,生成驱动信号,并将该驱动信号发送给伺服驱动器;

所述伺服驱动器用于将驱动信号转换为伺服电机所需要的强电流信号,驱动伺服电机转动,伺服电机通过传动机构与焊枪连接,驱动焊枪移动。

2.根据权利要求1所述的基于视频分析的焊缝检测与跟踪系统,其牲在于,所述传动机构包括精密直线模组、滑块、丝杆和焊枪架;所述精密直线模组水平安装在第一机架上,在该精密直线模组上设置有滑轨;所述丝杆与滑轨平行设置,丝杆的一端与伺服电机输出轴连接,滑块安装在滑轨上、且与丝杆螺纹配合;所述焊枪架固定安装在滑块上,焊枪安装在焊枪架上、且位于工作台的上方。

3.根据权利要求2所述的基于视频分析的焊缝检测与跟踪系统,其牲在于,所述监控器安装在第二机架上,监控器的摄像头正对焊枪位置。

4.根据权利要求3所述的基于视频分析的焊缝检测与跟踪系统,其牲在于,所述第二机架上平行安装有安装横杆,该安装横杆上安装有燕尾拖滑台,监控器安装在该燕尾拖滑台上。

5.根据权利要求4所述的基于视频分析的焊缝检测与跟踪系统,其牲在于,所述燕尾拖滑台上安装有摄像头罩子。

6.基于视频分析的焊缝检测与跟踪方法,其牲在于,包括如下步骤:

1)设定焊枪与焊缝的设定偏差,该设定偏差为0;

2)监控器实时采集的焊枪、焊缝和弧光的视频图像,并将该实时视频图像信息发送给处理器;

3)处理器对实时视频图像信息进行处理,生成出焊枪的偏移像素量,并将该偏移像素量发送给控制器;

4)控制器根据偏移像素量计算出焊缝与焊枪的实际偏移距离,将实际偏移距离值与设定偏差值进行比较,生成驱动信号,并将该驱动信号发送给伺服驱动器;

5)伺服驱动器将驱动信号转换为伺服电机所需要的强电流信号,驱动伺服电机转动。

7.根据权利要求6所述的基于视频分析的焊缝检测与跟踪方法,其牲在于,所述步骤3)中,处理器对实时视频图像信息的处理包括邻域滤波预处理步骤和二值化前景图处理步骤。

8.根据权利要求6所述的基于视频分析的焊缝检测与跟踪方法,其牲在于,所述步骤4)中,控制器首先将偏移像素量转换为画面偏移距离,然后再画面偏移距离转换为焊枪的实际偏移距离;具体转换公式如下:

画面偏移距离的转换:画面偏移距离=偏移像素量*单个像素宽;

实际偏移距离的转换:实际偏移距离=画面偏移距离*K;其中,K为实际尺寸与画面尺寸的比例系数。

9.根据权利要求6所述的基于视频分析的焊缝检测与跟踪方法,其牲在于,步骤5)中,控制器根据数字PID控制算法生成驱动信号;具体公式如下:

其中:

n为采样信号,n=0,1,2,.....

u(n)为第n次输出的控制信号值;

e(n)为第n次采样时刻输入的偏差值;

e(n-1)为第n-1次采样时刻输入的偏差值;

e(j) 为从0到n中的第j次采样时刻输入的偏差值;

kp为比例系数;

ki为积分系数;

kd为微分系数。

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