[发明专利]一种基于嵌入式视觉的相贯线焊接机器人

说明书

一种基于嵌入式视觉的相贯线焊接机器人，它的特征在于能根据嵌入式视觉系统采集的信息，实现焊接焊缝的定位与避障。本技术领域属于相贯线焊接领域，针对在相贯线焊接领域存在的定位不准确，避障难克服的问题，设计了一种利用双目视觉定位的相贯线焊接机器人。双目视觉模块将采集到的相贯线焊缝的图像，通过三维立体还原算法，进行三维图像还原，然后标定出焊缝在三维图中坐标，将标定的数据传给底层嵌入式系统。嵌入式系统根据定位算法将焊枪精准的定位到焊缝焊接起始位置处，机器人开始工作，直至焊接结束。焊枪和机械臂处均安装有红外传感器，用于定位或焊接时的避障。当红外传感器检测到有障碍物时会自动调整机械臂的姿态，达到避障的效果。

技术领域

本发明专利主要涉及机器人焊接领域，具体涉及一种基于嵌入式视觉的相贯线焊接机器人。

背景技术

现代焊接领域中焊接机器人种类繁多，但是能实现防止碰撞和焊缝定位功能的相贯线焊接机器人少之又少，因此大多数机器人仍采用焊缝固定且位置明确的简单焊接。考虑到焊缝和焊件的位置不明确，机械臂与形成相贯线的插接管道相碰撞等情况，此时焊接机器人应有更高的性能。

发明内容

本发明专利是一种基于嵌入式视觉的相贯线焊接机器人，它的主要特征是能够自动对焊件的焊缝进行识别标定，还能够实现对焊接机器人的防撞。当规划好焊接轨迹后，嵌入式处理器会控制焊枪按照规定的路径进行焊接。当传感器模块在焊接时采集到障碍物信息时，会立马将信息传给嵌入式处理器，嵌入式处理器会立刻做出反应，防止焊接机器人的焊枪模块和焊件之间碰撞。

双目视觉模块安装在机器人的焊枪的前端，在焊枪的各个机械臂上均安装有红外传感器，每个传感器均和嵌入式处理器的输入口相接，焊枪模块安装在焊接机械臂的末端。嵌入式处理器模块安装在焊接机器人的基座里面，电源模块安装在处理器模块的下端。

双目视觉模块将采集到的二维的图像信息传给嵌入式处理器，嵌入式处理器将输入的二维图像信息根据三维图像复原算法进行复原，然后在三维的复原图像中把焊缝的位置进行标定，做到对焊缝的精准的定位。

如图1所示，嵌入式双目视觉的相贯线焊接机器人的外部结构组成分为以下几个部分：外壳7、双目摄像头8、焊枪9、双目摄像头支架10、机械臂11、底盘12、履带式车轮13、电源开关14几部分组成。如图2所示，内部系统由嵌入式处理器模块1；电机驱动模块2；电源模块3；红外传感器模块4；嵌入式双目视觉模块5；显示屏幕6几大部分。如图4所示，相贯线焊缝15是由主管16和支管17插接相成的。核心是嵌入式双目视觉模块5和嵌入式处理器模块1，为检测、定位、跟踪相贯线焊缝提供了非常可靠的解决方案。

采用嵌入式双目视觉模块5，通过采集相贯线焊缝图像信息，识别焊缝的特征信息，通过KEIL编写程序实现对焊缝的识别与定位，从而得到焊缝的位置信息。将位置信息进行处理分析，获取目标的X、Y、Z位置信息，打包发给焊接机器人，从而实现系统对目标物体的识别。

以STM32单片机嵌入式处理器模块作为嵌入式处理器模块1，运动平台获取目标位置信息，通过KEIL编写程序，采用PID调节，使焊接机器人能对焊缝实现精准的定位，提高目标识别速效率，确保实时性。

采用红外传感器模块4，红外传感器安装在焊接机器人的机械臂上，当红外传感器采集到的有障碍物时，需要及时调整焊接机械臂的姿态，防止焊接机器人与焊件相撞。

技术方案

本发明的定位原理，以焊缝作为定位的目标，相贯线焊缝是两个相交管道形成的。根据焊接要求，需要焊接的相贯线焊缝大不一样。因此对焊缝的定位特别重要。