[发明专利]双波长双目视觉焊缝跟踪方法及跟踪系统

权利要求书

1.一种双波长双目视觉焊缝跟踪方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

a)图像采集：微型工业控制机发出指令使结构光激光器（5）发射出横跨于焊缝的结构光，同时发出指令启动近红外摄像机（11）、结构光摄像机（4）工作，焊接过程中同步协调近红外摄像机（11）与结构光摄像机（4）通过图像采集卡分别采集熔池区域红外图像与熔池前端焊缝的结构光图像，并将获得的双波长图像传输到微型工业控制机中；

b)数据处理：应用多信息融合算法对熔池区域红外图像与熔池前端焊缝的结构光图像进行处理，计算出准确的焊缝位置及跟踪纠偏量；

c)焊缝跟踪：应用卡尔曼滤波对焊缝跟踪偏差状态进行最优估计，找到滤波估计误差与测量误差之间的关系，通过伺服驱动器驱动伺服电动机运动从而控制三轴运动工作台产生相应的运动，实现焊缝的精确跟踪。

2.根据权利要求1所述的双波长双目视觉焊缝跟踪方法，其特征在于：所述近红外摄像机（11）摄取的近红外光波长范围为960-990nm；所述结构光摄像机（4）摄取的可视结构光波长范围为640-660nm。

3.一种双波长双目视觉焊缝跟踪系统，包括双波长双目视觉检测系统、三轴伺服驱动焊缝跟踪系统和微型工业控制机，其特征在于：所述双波长双目视觉检测系统包括近红外摄像机（11）、结构光摄像机（4）、结构光激光器（5）和传感器安装板（3），所述结构光摄像机（4）安装在传感器安装板（3）左前端，所述近红外摄像机（11）安装在传感器安装板（3）右前端，所述结构光激光器（5）位于结构光摄像机（4）和近红外摄像机（11）中间，安装在传感器安装板（3）中端；所述三轴伺服驱动焊缝跟踪系统包括X轴固定架（7）、Y轴固定架（9）和Z轴固定架（2），所述X轴固定架（7）上表面安装有焊接工作台（15），焊接件（6）摆放在所述焊接工作台（15）上，X轴伺服电机（13）安装在所述X轴固定架（7）的右端，所述Z轴固定架（2）的下前端与X轴固定架（7）的中后端连接，Z轴伺服电机（1）安装在所述Z轴固定架（2）的顶端，所述Y轴固定架（9）连接在Z轴固定架（2）右侧，Y轴伺服电机（8）安装在所述Y轴固定架（9）的后端，传感器安装板（3）安装在Y轴固定架（9）的前端，所述传感器安装板（3）背面安装有加强筋（16），焊炬或激光头安装板（10）安装在Y轴固定架（9）的右前端，焊炬或激光头（12）安装在所述焊炬或激光头安装板（10）的正下方。

4.根据权利要求3所述的双波长双目视觉焊缝跟踪系统，其特征在于：所述Z轴固定架（2）右侧表面开有长孔，Z轴伺服电机（1）驱动Y轴固定架（9）在所述长孔中上下运动。

5.根据权利要求3所述的双波长双目视觉焊缝跟踪系统，其特征在于：所述Y轴固定架（9）左侧表面开有长孔，Y轴伺服电机（8）驱动Y轴固定架（9）在所述长孔中前后运动。

6.根据权利要求3所述的双波长双目视觉焊缝跟踪系统，其特征在于：所述X轴伺服电机（13）驱动摆放在焊接工作台（15）上的焊接件（6）左右运动。

7.根据权利要求3所述的双波长双目视觉焊缝跟踪系统，其特征在于：所述双波长双目视觉检测系统与三轴伺服驱动焊缝跟踪系统分别通过总线与微型工业控制机连接。

8.根据权利要求3所述的双波长双目视觉焊缝跟踪系统，其特征在于：所述双波长双目视觉检测系统与三轴伺服驱动焊缝跟踪系统以及微型工业控制机组成的控制系统是闭环控制系统。