[发明专利]一种机器人焊接装置及焊缝轨迹的获取方法

权利要求书

1.一种焊缝轨迹的获取方法，其特征是：应用于该方法的机器人焊接装置包括：焊接机器人（1）、XY工作台（2）、标定基准块（3）、计算机；所述焊接机器人（1）固定设置在XY工作台（2）前部，焊接机器人（1）、XY工作台（2）通过计算机控制联动运动；所述焊接机器人（1）包括固定设置在机械臂上的焊枪（101）、摄像头（102）、3D扫描仪（103）；所述标定基准块（3）固定设置在XY工作台（2）上端面；所述焊接机器人（1）、XY工作台（2）、摄像头（102）、3D扫描仪（103）通过电缆与计算机连接；所述计算机内预先存储有标定基准块（3）的标定图片模板、3D模型模板；标定图片模板附带有标定图片模板拍照时机器人的空间位置信息和标定基准块（3）的尺寸信息；3D模型模板附带有标定基准块（3）的尺寸信息；所述计算机内还预先存储有标准“L”、“V”、“T”形焊缝的焊缝图片模板；所述计算机还可以根据需要补充、添加其它形式焊缝的图片模板；

所述焊缝轨迹的获取方法，其具体步骤如下：

S1、焊接机器人空间位置的标定：所述摄像头（102）对固定设置在XY工作台（2）上的标定基准块（3）进行拍照，将拍照后得到图片与存储在计算机中标定图片模板进行比对，根据标定图片模板附带的空间位置信息和标定基准块（3）的尺寸信息，计算出当前机器人的空间位置信息；机器人空间位置信息包括焊枪（101）送丝孔端部的空间坐标、送丝孔轴线的空间倾斜角度；

S2、待焊接零件3D扫描：待焊接零件（4）固定设置在XY工作台（2）的台面；待焊接零件（4）的3D扫描是通过焊接机器人（1）、XY工作台（2）联动运动实现；焊接机器人（1）按照设定的扫描角度、距离设置3D扫描仪（103）与XY工作台（2）的相对空间位置；扫描从标定基准块（3）端开始，XY工作台（2）从右至左匀速移动，3D扫描仪（103）完成标定基准块（3）、待焊接零件（4）的3D扫描；3D扫描仪（103）的扫描数据输入计算机，在计算机中生成标定基准块（3）、待焊接零件（4）的三维模型；扫描过程中，摄像头（102）按设定时间间隔拍摄待焊接零件（4）图片，待焊接零件图片输入计算机进行后续处理；

S3、通过模板匹配识别待焊接零件图片中的焊缝：对摄像头（102）拍摄的待焊接零件图片，计算机依序进行识别处理；首先将原始待焊接零件图片进行若干次金字塔图像处理，降低图片的分辨率；然后将低分辨待焊接零件图片与同样进行若干次金字塔图像处理的焊缝图片模板进行动态变区域模板匹配，识别出低分辨率待焊接零件图片中的焊缝；按照识别出的低分辨率待焊接零件图片中的焊缝，对原始待焊接零件图片进行分割，然后将分割后的待焊接零件图片与焊缝图片模板再次进行动态变区域模板匹配，最终精确确定待焊接零件图片中的焊缝；

S4、自动焊缝轨迹的生成：计算机将待焊接零件图片中的焊缝贴敷在待焊接零件的三维模型表面相应位置，如果焊缝与三维模型上的两面相交的相贯线重合，则根据三维模型上的两面相交的相贯线的空间坐标，自动生成焊缝轨迹；

S5、手动焊缝轨迹的生成：如果步骤S4中自动焊缝轨迹的生成失败，则人工进行干预，通过操作人员直接在三维模型上标定焊缝轨迹；

S6、焊缝端点位置搜索：计算机提取待焊接零件图片中焊缝首尾两张图片，根据精确确定的焊缝进行图片切割，然后使用LoG边缘算法突出首尾两张图片的焊缝区域，再使用自动阈值分割对图片进行二值化处理，最后对二值化处理后的图片进行骨架细化处理，得到焊缝的骨架模型图片；将存储在计算机中的焊缝图片模板进行相同方法处理，得到焊缝图片模板的骨架模型；然后将首尾两张图片焊缝的骨架模型与焊缝图片模板的骨架模型进行动态变区域模板匹配，得到首尾两张图片焊缝端点位置；

S7、自动焊缝端点位置空间坐标确定：将首尾两张图片焊缝端点位置的骨架模型图片贴敷在待焊接零件的三维模型表面相应位置，如果骨架模型图片的端点位置与三维模型上的两面相交的相贯线端点距离在设定范围内，则根据三维模型上的两面相交的相贯线端点空间坐标得到焊缝端点位置空间坐标；

S8、手动焊缝端点位置空间坐标确定：如果步骤S7中自动焊缝端点位置空间坐标确定失败，则人工进行干预，通过操作人员直接在三维模型上标定焊缝端点确定空间坐标；

S9、焊缝起始点、结束点确定：确定焊缝端点位置空间坐标后，以X坐标较大者作为机器人焊接的起始点；以X坐标较小者作为机器人焊接的结束点。