[发明专利]一种机器人焊接过程多信息采集监控系统及方法

权利要求书

1.一种机器人焊接过程多信息采集监控系统，其特征在于，包括：

机器人控制柜(1)，用于向机器人发出行走及焊接指令，并将机器人焊枪实时位姿信息和焊接起弧信号发送给主控计算机(6)；

焊接视觉传感单元(2)，用于机器人焊接动态过程的熔池图像实时采集；

焊接电流电压传感单元(3)，用于机器人焊接动态过程的焊接电流电压实时采集和传输；

无线数据采集单元(4)，分别与焊接视觉传感单元(2)和焊接电流电压传感单元(3)连接，用于传输熔池图像信号和焊接电流电压信号；

无线路由器(5)，用于搭建无线监控局域网；

带有无线网卡的主控计算机(6)，与无线数据采集单元(4)连接，所述的主控计算机(6)内安装有服务器端集成软件和WEB端集成软件；

带有无线网卡的从计算机(7)，通过无线监控局域网访问主控计算机(6)中的焊接实时监控信息；

脉冲MAG焊接电源(8)，包括焊接状态检测端口、焊接电流及送丝控制端口，用于将焊接起弧信号发送给机器人控制柜(1)，并接受主控计算机(6)通过机器人控制柜(1)发出的电流控制信号和送丝控制端口的电压值调整信号；

其中，焊接视觉传感单元(2)对焊接熔池图像信息处理的过程包括：

步骤一：读取图像后进行ROI感兴趣区域提取，提取焊接图像中的熔池区域；

步骤二：对于步骤一处理过的图像进行高斯滤波滤除图像高斯噪声；

步骤三：对于步骤二处理过的图像进行模板卷积边缘检测；

步骤四：对于步骤三处理过的图像进行图像的膨胀，图像的腐蚀处理；

步骤五：对于步骤四处理过的图像进行图像的骨干检测，进而进行主骨干提取，提取熔池边缘信息；

步骤六：对于步骤五处理过的图像提取熔长熔宽数据；

步骤七：将合格的熔长熔宽数据存入数据库。

2.根据权利要求1所述的一种机器人焊接过程多信息采集监控系统，其特征在于，所述的焊接视觉传感单元(2)包括CCD镜头、透光范围为630～680nm的窄带滤光镜片和透光率为20％和50％的组合减光镜片，其中透过率为20％的减光镜片置于靠近弧光一侧，透过率为50％的减光镜片置于靠近CCD镜头一侧，窄带滤光镜片位于组合减光镜片中间。

3.根据权利要求2所述的一种机器人焊接过程多信息采集监控系统，其特征在于，所述的窄带滤光镜片和减光镜片的直径为35mm。

4.根据权利要求1所述的一种机器人焊接过程多信息采集监控系统，其特征在于，所述的焊接电流电压传感单元(3)包括霍尔电流传感器、霍尔电压传感器、模拟电路放大电路、模拟滤波电路和供电模块，焊接过程中的大电流大电压信号经过电磁感应转换为0-5V的电压及对应电流，经过模拟电路放大电路和模拟滤波电路后由接线端子输出给无线数据采集单元(4)的模拟输入口。

5.根据权利要求1所述的一种机器人焊接过程多信息采集监控系统，其特征在于，所述的服务器端集成软件包括焊接熔池图像信息的采集模块、焊接熔池图像信息的处理模块、基于TCP/IP协议的焊接电压电流信息采集模块、焊接电压电流信息特征提取模块、机器人信息读写模块和焊接信息实时存储数据库模块；所述的WEB端集成软件包括前端界面单元、后端功能单元和数据库系统单元，前端界面单元包括登录界面、登录人员管理界面、工作站实时监控界面和历史查询界面，WEB端集成软件系统将实时采集的焊接信息从焊接信息实时存储数据库模块中读出并显示。

6.根据权利要求5所述的一种机器人焊接过程多信息采集监控系统，其特征在于，所述的服务器端集成软件的数据处理分析采用多线程，主线程为数据实时存储、显示和参数设置，子线程包括焊接熔池图像采集、焊接熔池图像处理、无线读取电压电流信息和机器人信息的读写。

7.根据权利要求5所述的一种机器人焊接过程多信息采集监控系统，其特征在于，所述的WEB端集成软件的后端功能单元采用Python Flask框架开发，框架依赖于Jinja2模板引擎和Werkzeug WSGI工具集两个外部库。