[发明专利]一种面向自动焊接的薄板焊缝错边量视觉测量方法

说明书

本发明提供一种面向自动焊接的薄板焊缝错边量视觉测量装置及方法，装置包括：支撑结构本体、用于采集焊缝对接处图像信息的图像采集单元、用于给图像采集单元提供稳定光学环境的背光源装置、用于对焊接工件夹紧的夹紧装置、用于控制焊枪摆动的安装机构、用于接收处理图像信息的图像处理平台和固定机构；固定机构、图像采集单元和背光源装置按从上到下的次序依次排列的安装于支撑结构本体的一侧；安装机构和夹紧装置按从上到下的次序依次排列的安装于支撑结构本体的另一侧；图像采集单元与图像处理平台连接。本发明的视觉测量装置利用图像采集单元采集焊缝处的图像，通过错边量提取算法对图像进行实时处理，实现焊缝错边量的高精度精确测量。

技术领域

本发明属于视觉测量领域，尤其涉及一种面向自动焊接的薄板焊缝错边量视觉测量方法。

背景技术

随着自动化焊接技术和图像处理技术的发展，基于视觉感知的自动化焊接系统已经被广泛应用于汽车制造、航空航天和电力电子等众多工业领域。目前，在变压器储油柜制造领域，金属波纹式储油柜在我国电力设备装备中已占据重要的市场份额，但是，该型储油柜内部镂空而外部呈现环状的波片状设计，实现各波纹管部件薄板处的自动化焊接存在诸多技术难题，因此该领域尚未实现波纹式储油柜的大规模自动化焊接工业生产。实际上，采用人工焊接的方案对焊接工人的技术要求高，用人成本高昂，并且施工难度大，不利于实现大规模的工业生产，该领域亟待一种能够实现高精度自动化焊接的系统。

传统方法中，进行一组储油柜波纹管部件薄板处的焊接，需要先用人工焊接的方式进行点焊对接，但焊点间隔处仍会留有细小缝隙和毫米级误差的对接错边差，这极大地增加了人工焊接的操作难度，另外，工人凭借各自的经验进行焊接的方法具有一定的不确定性，容易出现焊接缺陷。根据工业上波纹式储油柜外体焊接的技术要求，自动焊接系统在焊接之前，需要测量精确的错边量，测量精度需要控制在1.0mm以下，以便自动焊接系统能够根据储油柜对接处焊缝的错边量精准地控制焊枪的偏转角度和偏转方向，以实现金属波纹式储油柜的自动化焊接。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决工业应用领域中存在的焊缝错边量测量不精确的问题，本发明提供一种面向自动焊接的薄板焊缝错边量视觉测量方法。

(二)技术方案

为了达到上述的目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种面向自动焊接的薄板焊缝错边量视觉测量装置，包括：支撑结构本体、用于采集焊缝对接处图像信息的图像采集单元、用于给所述图像采集单元提供稳定光学环境的背光源装置、用于对焊接工件夹紧的夹紧装置、用于控制焊枪摆动的安装机构、用于接收处理所述图像信息的图像处理平台和用于与其它设备衔接的固定机构；所述固定机构、所述图像采集单元和所述背光源装置按从上到下的次序依次排列的安装于所述支撑结构本体的一侧；所述安装机构和所述夹紧装置按从上到下的次序依次排列的安装于所述支撑结构本体的另一侧；所述图像采集单元与所述图像处理平台连接。

进一步的，所述图像采集单元包括第一图像采集装置和第二图像采集装置；所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置均包括安装基座和内窥镜摄像头，所述安装基座与所述支撑结构本体相连接，所述安装基座设置有圆柱形通孔，所述内窥镜摄像头通过所述圆柱形通孔安装于所述安装基座的内部，所述内窥镜摄像头通过所述圆柱形通孔的圆形开口采集所述焊缝对接处的图像信息，所述图像信息区域呈圆形。

更进一步的，所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置关于所述测量装置的中心线左右对称；所述第一图像采集装置用于采集焊缝对接处一侧的图像信息；所述第二图像采集装置用于采集焊缝对接处另一侧的图像信息；所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置的所述内窥镜摄像头与水平线夹角调节范围为10°≤θ≤20°。

更进一步的，所述图像处理平台用于接收处理所述图像采集单元传输的所述焊缝对接处的图像信息，提取所述焊缝对接处的错边量测量值。