[发明专利]基于嵌入式平台的焊缝寻位跟踪3D视觉传感器及跟踪方法

权利要求书

1.一种基于嵌入式平台的焊缝寻位跟踪3D视觉传感器，其特征在于，包括：

被动立体视觉组件，在覆盖整个工件范围内获取工件图像信息，并将工件图像信息输入至嵌入式图像处理电路；

激光主动立体视觉组件，在工件焊缝范围内获取焊缝图像信息，并将工件焊缝图像信息输入至嵌入式图像处理电路；

嵌入式图像处理电路，根据被动立体视觉组件的图像信息得到焊缝大致位置，进而引导焊接机器人运动至焊缝附近；根据激光主动立体视觉组件的焊缝图像信息解算获得寻位模式下焊缝的精确位置和跟踪模式下焊缝的实时位置信息，并传输至焊接机器人控制系统；

所述被动立体视觉组件包括至少一对图像采集单元Ⅰ、Ⅱ；一对图像采集单元呈一定夹角δ布置，该夹角与待焊工件大小,图像采集单元I、II参数以及一对图像采集单元的基线距有关，确定方法如下：

第一步：根据图像采集单元选型确定相机视场：Lx和Ly分别为所选图像采集单元的耙面尺寸，f为图像采集单元中镜头的焦距，h为图像采集单元的工作距离；

第二步：一对图像采集单元光轴相互平行且光轴与基线距垂直时，重叠视场为其中B为图像采集单元的基线距；

第三步：一对图像采集单元按照光轴相互平行，且光轴与基线距垂直，此时δ＝0°，根据需求视场大小确定是否增大该δ角度，在保证基线距B不变的情况下，倾斜一对图像采集单元使得一对图像采集单元光轴间夹角δ＞0°。

2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式平台的焊缝寻位跟踪3D视觉传感器，其特征在于，所述激光主动立体视觉组件包括激光器和主动立体视觉相机；所述主动立体视觉相机前端设有镜头和窄带滤光片；所述激光器相对于主动立体视觉相机呈一定角度α设置，所述α角设为25°-30°。

3.根据权利要求2述的一种基于嵌入式平台的焊缝寻位跟踪3D视觉传感器，其特征在于，所述被动立体视觉组件的图像采集单元Ⅰ、Ⅱ和主动立体视觉相机为工业相机或CCD/CMOS传感器组成的图像采集电路；所述CCD/CMOS传感器组成的图像采集电路包括依次连接的CCD/CMOS传感器、传感器信号接收电路、信号解析电路和通讯接口电路，电源电路连接CCD/CMOS传感器、传感器信号接收电路、信号解析电路和通讯接口电路。

4.根据权利要求1述的一种基于嵌入式平台的焊缝寻位跟踪3D视觉传感器，其特征在于，所述激光器为一字线激光器。

5.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式平台的焊缝寻位跟踪3D视觉传感器，其特征在于，所述激光主动立体视觉组件的测量视场较被动立体视觉组件小，激光主动立体视觉组件的长度方向视场覆盖局部焊缝长度，宽度方向视场若为V型焊缝，需完全覆盖；若为其它类型焊缝需覆盖焊缝拐点并留有余量。

6.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式平台的焊缝寻位跟踪3D视觉传感器，其特征在于，所述嵌入式图像处理电路包括ARM+FPGA架构处理器，所述ARM+FPGA架构处理器分别连接DDR存储电路、FLASH存储电路、时钟电路、网口通讯电路、USB通讯电路、JTAG下载电路、电源接口和通讯接口，电源转换电路为所述图像处理电路的各个组成电路供电；

所述ARM+FPGA架构的嵌入式处理平台为Xilinx ZYNQ7000、Ultrascale+系列ZYNQ平台、ARM+FPGA组合嵌入式平台或ARM+DSP+FPGA组合嵌入式平台。