[发明专利]一种智能三维焊缝自主寻迹方法

说明书

本发明属于自动化焊接技术领域，提供了一种智能三维焊缝自主寻迹方法，包括如下步骤，S1、相机标定：相机拍摄获取不同空间位置标定板的图像信息，根据拍摄的图像信息建立相应的方程组，解析得到内部参数矩阵和外部参数矩阵；S2：线激光平面标定；S3：手眼标定；S4：确定焊缝起点和终点；S5：焊缝轨迹规划。该智能三维焊缝自主寻迹方法，具备利用图像算法识别任意类型的焊缝坡口，并通过线激光三角测量法及视觉与机器人的标定算法，自主规划运动路径，从而实现对任意三维空间的焊缝进行自主寻迹，同时获得焊缝坡口的三维朝向信息，且通过自适应预摆的方式解决对直角或锐角拐点的寻迹。

技术领域

本发明属于自动化焊接技术领域，尤其涉及一种智能三维焊缝自主寻迹方法。

背景技术

在传统自动焊接设备实际应用中，大部分焊接机器人需要先进行人工示教，对工件的尺寸及夹具也都要统一，且当焊件形状相对复杂时，人工示教费时更多，使得自动化焊接效率降低且焊接质量差。因此，可通过激光视觉自主寻迹的方式来代替人工示教的过程，不但提高自动化焊接的效率和还能提高焊接质量。

而目前市面大多数激光视觉寻迹系统，只适用于部分坡口形状的焊缝，且仅通过对平面上的直线或弧度小的曲线提取三维坐标对焊枪进行平移调整从而实现焊缝跟踪，然而对于三维空间中任意的焊缝，如果没有焊枪对应的姿态信息，用该系统焊接出来的质量完全不达标，而对于直角拐点的焊缝，因激光为一字型，使用该系统会导致跟踪时跑离轨迹。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种智能三维焊缝自主寻迹方法，具备利用图像算法识别任意类型的焊缝坡口，并通过线激光三角测量法及视觉与机器人的标定算法，自主规划运动路径，从而实现对任意三维空间的焊缝进行自主寻迹，同时获得焊缝坡口的三维朝向信息，且通过自适应预摆的方式解决对直角或锐角拐点的寻迹等优点，解决了现有技术中对于三维空间中任意的焊缝，如果没有焊枪对应的姿态信息，用该系统焊接出来的质量完全不达标，而对于直角拐点的焊缝，因激光为一字型，使用该系统会导致跟踪时跑离轨迹的问题。

(二)技术方案

为实现利用图像算法识别任意类型的焊缝坡口，并通过线激光三角测量法及视觉与机器人的标定算法，自主规划运动路径，从而实现对任意三维空间的焊缝进行自主寻迹，同时获得焊缝坡口的三维朝向信息，且通过自适应预摆的方式解决对直角或锐角拐点寻迹的目的，本发明提供如下技术方案：一种智能三维焊缝自主寻迹方法，包括如下步骤：

S1、相机标定：相机拍摄获取不同空间位置标定板的图像信息，根据拍摄的图像信息建立相应的方程组，解析得到内部参数矩阵和外部参数矩阵，其中，内部参数矩阵包括相机图像坐标、物理图像坐标与相机坐标系的关系，外部参数矩阵包括相机坐标和世界坐标的转换关系；

S2、线激光平面标定：线激光照射在不同空间位置的标定板上，相机实时拍摄获取不同平面线激光的投影信息，根据获取的投影信息建立相应的线激光平面方程式，代入外部参数矩阵和内部参数矩阵分别确定像激光平面与相机的关机以及图像像素坐标与线激光平面的关系；

S3、手眼标定：控制器控制机器人的末端以各种姿态拍摄固定的标定板，根据手眼关系建立方程组获得相机坐标系到机器人末端坐标系的旋转变换矩阵，解析得到相机坐标系下焊缝相对于机器人坐标系下的位置关系；

S4、确定焊缝起点和终点：通过相机拍摄焊缝形状，采用图像识别算法在可视化操作面板上选择焊缝的起点和终点，并将起点和终点的信息发送至控制器；