[发明专利]一种用于激光-电弧复合焊的主动激光视觉稳健焊缝跟踪系统

权利要求书

1.一种用于激光-电弧复合焊的主动激光视觉稳健焊缝跟踪系统，其特征在于：包括：激光-电弧复合焊接机器人(1)、主动激光视觉系统(2)、激光光源(3)、图像处理系统(4)和控制系统(5)，所述主动激光视觉系统(2)和激光光源(3)均设于激光-电弧复合焊接机器人(1)上，所述图像处理系统(4)设于控制系统(5)中，所述激光-电弧复合焊接机器人(1)、主动激光视觉系统(2)、激光光源(3)、图像处理系统(4)均与控制系统(5)连接；

所述激光-电弧复合焊接机器人(1)中设有工业机器人(11)、激光复合焊接头(12)、送丝机构(13)和焊接电源，所述激光复合焊接头(12)设于工业机器人(11)的前臂上，所述送丝机构(13)设于激光复合焊接头(12)的一侧，所述焊接电源对激光-电弧复合焊接机器人(1)提供的焊接电流、电弧电压、送丝速度的参数进行一体化调节；

还包括用于激光-电弧复合焊的主动激光视觉焊缝跟踪系统的工作方法，具体的工作方法如下：

1)：首先激光视觉传感器将结构光投射到焊缝表面，识别出焊缝轮廓信息相关的激光条纹带；

2)：然后工业相机获取上一步骤中产生的激光条纹带的图像，并将数据传送给图像处理系统(4)，通过图像处理系统(4)的数据提取模块提取焊缝特征信息，从激光条纹带的中心线检测到焊缝位置后，即：进行无变形激光条纹带基线探测和焊缝特征点提取；

3)：然后再对焊缝进行智能跟踪，然后根据跟踪的结果来控制具体的焊接工作，在焊缝跟踪过程中会发现工业机器人(11)路径精确或者不精确两种情况；

4)：当上一步骤跟踪过程中确认工业机器人(11)路径精确时，其具体的工作方法如下：

a)、机器人控制器发出HOME位信号，工业机器人(11)到达程序初始位，然后工业机器人(11)开始搜索起始点；

b)、机器人控制器搜索机器人工具端TCP起始点；

c)、然后建立第一寄存器队列，记录与焊缝特征点对应的激光视觉传感器位置序列；

d)、然后判断机器人工具端TCP起始点是否位于初始焊缝特征点，如果不是，那么其将要返回步骤b)至c)重新搜机器人工具端TCP起始点；如果是，那么机器人工具端TCP位于焊接路径起始位置信号，然后机器人控制器开始焊接操作指令；

e)、然后机器人控制器开始焊缝跟踪操作指令；

f)、继续建立第一寄存器队列，记录与焊缝特征点对应的激光视觉传感器位置序列；

g)、机器人工具端TCP进行焊缝特征点跟踪操作；

h)、机器人工具端TCP是否位于末位焊缝特征点，如果不是，那么其要返回步骤f)至g)重新进行第一寄存器队列建立；如果是，那么机器人工具端TCP位于焊接路径最末端位置信号；

i)、机器人控制器结束焊接操作指令；

5)：在上述步骤3)在焊缝跟踪过程中会发现工业机器人(11)路径不精确，存在偏差时，需要对焊缝特征点轨迹的偏差进行补偿，使得机器人工具端TCP起始点沿较为精确的焊缝特征点所生成的路径运行，直至完成激光焊接操作即可。

2.根据权利要求1所述的用于激光-电弧复合焊的主动激光视觉稳健焊缝跟踪系统，其特征在于：所述工业机器人(11)采用六轴工业机器人，其中设有基座(111)、机械臂和驱动机构(112)，所述机械臂中设有下臂(113)和前臂(114)，所述基座(111)上设有用于安装下臂(113)的安装座(115)，所述下臂(113)下部与安装座(115)采用活动式连接，所述前臂(114)安装于下臂(113)的顶部，且两者采用活动式连接。

3.根据权利要求1所述的用于激光-电弧复合焊的主动激光视觉稳健焊缝跟踪系统，其特征在于：所述主动激光视觉系统(2)中设有激光视觉传感器和工业相机。