[发明专利]用于表征在管道和其他弯曲结构上的人工焊接操作的系统

权利要求书

1.一种用于表征焊接操作的系统(10)，包括：

(a)数据生成部件(100)，其中该数据生成部件(100)还包括：

(i)固定装置，其中该固定装置的几何特征是预先确定的；

(ii)被适配成安装在该固定装置上的工件，其中该工件包括管道并且包括有待焊接的至少一个接头，其中沿有待焊接的该接头延伸的矢量限定操作路径；该操作路径是直线的、曲线的、圆形的或其组合；

(iii)至少一个校准装置(93)，其中每个校准装置(93)还包括与其整合的至少两个点标记，并且其中在这些点标记与该操作路径之间的几何关系是预先确定的；以及

(iv)焊接工具，其中该焊接工具可操作来在有待焊接的该接头处形成焊接，其中该焊接工具限定工具点和工具矢量，并且其中该焊接工具还包括被附接到该焊接工具的目标，其中该目标还包括以预先确定的图案安装在其上的多个点标记，并且其中点标记的该预先确定的图案可操作来限定刚体；以及

(b)数据捕捉部件(200)，其中该数据捕捉部件(200)还包括用于捕捉这些点标记的图像的成像系统；以及

(c)数据处理部件(300)，其中该数据处理部件(300)可操作来接收来自该数据捕捉部件(200)的信息并且然后计算：

(i)该操作路径相对于通过该成像系统可见的三维空间的位置和取向；

(ii)该工具点相对于该刚体的位置以及该工具矢量相对于该刚体的取向；以及

(iii)该工具点相对于该操作路径的位置以及该工具矢量相对于该操作路径的取向；

其中该成像系统包括多个数字相机(1306)；

其中该固定装置包括框架(1302)；

其中该多个数字相机包括定位在该工件上方的至少一个数字相机和定位在该工件下方的至少一个数字相机；

其中该框架(1302)包括在其不同的位置处并且围绕该工件(54)在不同的位置和高度处安装在该框架上的多个数字相机(1306)；

其中该框架(1302)与数字相机(1306)围绕该工件(54)的至少一半；并且

其中每个数字相机(1306)从不同的角度捕捉该工件的图像。

2.如权利要求1所述的系统，其中至少一个滤波器结合到用于该多个数字相机中的每一者的光学序列中，以用于仅允许从这些点标记反射或发射的波长的光，从而用于改善图像的信噪比。

3.如权利要求1所述的系统，其中该成像系统还包括通过该多个数字相机可见的至少一个动态兴趣区域，其中该动态兴趣区域通过使用该刚体的预先已知的位置来确定，并且其中仅从该动态兴趣区域内收集并处理图像信息。

4.如权利要求2所述的系统，其中该成像系统还包括通过该多个数字相机可见的至少一个动态兴趣区域，其中该动态兴趣区域通过使用该刚体的预先已知的位置来确定，并且其中仅从该动态兴趣区域内收集并处理图像信息。

5.如权利要求1至4之一所述的系统，其中该操作路径的位置和取向使用整合到校准装置的至少两个点标记来校准，该校准装置被放置在距该固定装置的已知平移和旋转偏移处，并且其中该固定装置将该工件保持在距该操作路径的已知平移和旋转偏移处。

6.如权利要求1至4之一所述的系统，其中该操作路径的位置和取向使用位于固定装置上的至少两个点标记来校准，该固定装置将该工件保持在距该操作路径的已知平移和旋转偏移处。

7.如权利要求1至4之一所述的系统，其中该操作路径是非直线的，其中该操作路径在三维空间中的位置和取向能够使用校准装置来映射，该校准装置包括至少两个点标记，并且其中该操作路径指示该校准装置的在其上的多个不同点处的布置。

8.如权利要求7所述的系统，其中该操作路径是圆形的。

9.如权利要求1至4以及8之一所述的系统，其中该操作路径的位置和取向基于被包括在整个系统操作中的预先确定的序列步骤而经历从其原始校准平面的预先确定的平移和旋转偏移。