[发明专利]用于表征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，所述系统包括：

(a)数据产生部件，其中所述数据产生部件进一步包括：

(i)固定装置，其中所述固定装置的几何特征是预先确定的；

(ii)工件，所述工件被调适来安装在所述固定装置上，其中所述工件包括要被焊接的至少一个接头，并且其中沿要被焊接的所述接头延伸的矢量限定操作路径；

(iii)至少一个标定装置，其中每个标定装置进一步包括与所述标定装置一体的至少两个点标记，并且其中所述点标记和所述操作路径之间的几何关系是预先确定的；以及

(iv)焊接工具，其中所述焊接工具可操作来在要被焊接的所述接头处形成焊缝，其中所述焊接工具限定工具点和工具矢量，并且其中所述焊接工具进一步包括被附着到所述焊接工具的标靶，其中所述标靶进一步包括以预先确定的图案被安装在所述标靶上的多个点标记，并且其中点标记的预先确定的图案可操作来限定刚体；以及

(b)数据捕捉部件，其中所述数据捕捉部件进一步包括用于捕捉所述标靶所包括的点标记或所述至少一个标定装置所包括的点标记中的至少一个的图像的成像系统；以及

(c)数据处理部件，其中所述数据处理部件可操作来接收来自所述数据捕捉部件的信息并且然后计算：

(i)所述操作路径相对于通过所述成像系统可见的三维空间的位置和定向；

(ii)所述工具点相对于所述刚体的位置以及所述工具矢量相对于所述刚体的定向；以及

(iii)所述工具点相对于所述操作路径的位置以及所述工具矢量相对于所述操作路径的定向，

其中所述焊接工具的所述工具点的标定通过将所述焊接工具的末端插入到标定装置中来执行，所述标定装置相对于所述工件的位置和定向是预先确定的。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述成像系统进一步包括多个数码相机，并且其中至少一个滤波器被并入到所述多个数码相机中的每个的光学序列中，用于允许仅来自从所述标靶所包括的点标记和所述至少一个标定装置所包括的点标记反射或发出的波长的光，以提高图像信噪比。

3.如权利要求2所述的系统，其中所述成像系统进一步包括通过所述多个数码相机可见的至少一个动态感兴趣区域，其中所述动态感兴趣区域通过使用所述刚体的之前已知的位置来确定，并且其中图像信息仅从所述动态感兴趣区域内被收集和处理。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述操作路径的位置和定向使用与标定装置一体的至少两个点标记来标定，所述标定装置相对于所述固定装置以已知的平移的和转动的偏置被放置，并且其中所述固定装置相对于所述操作路径以已知的平移的和转动的偏置保持所述工件。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述操作路径的位置和定向使用被设置在固定装置上的至少两个点标记来标定，所述固定装置相对于所述操作路径以已知的平移的和转动的偏置保持所述工件。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述操作路径是非线性的，其中所述操作路径在三维空间中的位置和定向可以使用标定装置来标绘，所述标定装置包括至少两个点标记，并且其中所述操作路径指示所述标定装置在所述操作路径上的多个、不同的点处的放置。

7.如权利要求1所述的系统，其中基于被包括在整个系统操作中的预先确定的序列步骤，所述操作路径的位置和定向经历从它的原始标定平面的预先确定的平移的和转动的偏置。

8.如权利要求1所述的系统，其中限定所述刚体的所述点标记以多刻面的配置被附接到所述焊接工具，所述多刻面的配置适应所述焊接工具在使用时的宽范围的转动和定向改变。

9.如权利要求1所述的系统，其中限定所述刚体的所述点标记以球形的配置被附接到所述焊接工具，所述球形的配置适应所述焊接工具在使用时的宽范围的转动和定向改变。

10.如权利要求1所述的系统，其中被动的或主动的所述点标记以环形的配置被附接到所述焊接工具，所述环形的配置适应所述焊接工具在使用时的宽范围的转动和定向改变。