[发明专利]基于三线激光视觉传感装置的焊枪位姿识别装置及方法

权利要求书

1.基于三线激光视觉传感装置的焊枪位姿识别装置，其特征在于，包括三线激光视觉传感装置、水平滑块(1)、焊枪(2)、竖直钢板(4)、水平钢板(5)和连接块(11)；其中，三线激光视觉传感装置包括第一竖直激光条纹发射器(8)、第二竖直激光条纹发射器(6)、水平激光条纹发射器(10)、CCD(7)以及外壳(9)，外壳(9)底部内壁设置有CCD(7)，CCD(7)两侧设置有第一竖直激光条纹发射器(8)和第二竖直激光条纹发射器(6)，分别用于发射出竖直的激光条纹，所述水平激光条纹发射器(10)位于外壳(9)内侧顶壁，用于发射出水平的激光条纹，所述第一竖直激光条纹发射器(8)、第二竖直激光条纹发射器(6)和水平激光条纹发射器(10)均与CCD(7)平行，用于发射出来的激光条纹投射到竖直钢板(4)上时，所述激光条纹的分布为“卄”形；所述三线激光视觉传感装置与水平滑块(1)通过连接块(11)连接，所述连接块(11)与焊枪(2)相连接，焊枪(2)对准水平钢板(5)和竖直钢板(4)的交线处的焊缝。

2.根据权利要求1所述的基于三线激光视觉传感装置的焊枪位姿识别装置，其特征在于：靠近焊枪(2)的为第一竖直激光条纹发射器(8)，远离焊枪(2)的为第二竖直激光条纹发射器(6)。

3.根据权利要求1所述的基于三线激光视觉传感装置的焊枪位姿识别装置，其特征在于：所述CCD(7)前部设置有衰减片和滤光片，用于滤除背景光和弧光。

4.根据权利要求1所述的基于三线激光视觉传感装置的焊枪位姿识别装置，其特征在于：所述CCD(7)前部还设置有玻璃窗口片。

5.基于三线激光视觉传感装置的焊枪位姿识别方法，其特征在于：基于三线激光视觉传感装置中的第一竖直激光条纹发射器(8)、第二竖直激光条纹发射器(6)和水平激光条纹发射器(10)均与CCD(7)平行，使得发射出来的激光条纹投射到竖直钢板(4)上时，所述激光条纹的分布为“卄”形；

基于三线激光视觉传感图像特征的焊枪高度检测原理检测出焊枪(2)的高度；

基于三线激光视觉传感图像特征的焊枪沿着焊接方向倾角检测原理检测出焊枪(2)沿着焊接方向的倾角；

基于三线激光视觉传感图像特征的焊枪相对于焊缝的水平偏差检测原理检测出焊枪(2)相对于焊缝(3)的水平偏差。

6.根据权利要求5所述的基于三线激光视觉传感装置的焊枪位姿识别方法，其特征在于：第一竖直激光条纹发射器(8)投射到水平钢板(5)的激光条纹，在焊缝(3)图像中的位置，与焊枪(2)的高度存在一一对应关系，关系如下：

h＝A·a+B

式中，h为焊枪的高度；a表示第一竖直激光条纹发射器(8)投射到水平钢板(5)的激光条纹，在焊缝(3)图像中的位置；A和B为常系数，从而可以检测出焊枪(2)的高度。

7.根据权利要求5所述的基于三线激光视觉传感装置的焊枪位姿识别方法，其特征在于：水平激光条纹发射器(10)投射至竖直钢板(4)上的激光条纹在焊缝(3)图像上的斜率k的大小反映焊枪沿着焊接方向倾角的大小，斜率的正负分别反映焊枪沿着焊接方向向前或向后倾斜，斜率与焊枪(2)沿着焊接方向的倾角之间满足如下关系，

θ＝C·k+D

式中，θ为焊枪(2)沿着焊接方向的倾角；k为水平激光条纹发射器(10)投射至竖直钢板(4)上的激光条纹，在焊缝(3)图像上的斜率；C和D为常系数。

8.根据权利要求5所述的基于三线激光视觉传感装置的焊枪位姿识别方法，其特征在于：第二竖直激光条纹发射器(6)投射到竖直钢板(4)的激光条纹，在焊缝(3)图像中的位置，与焊枪(2)相对于焊缝(3)的水平偏差存在关系，同时，焊枪(2)相对于焊缝(3)的水平偏差还与焊枪(2)沿着焊接方向的倾角有关，关系如下，

e＝E·d+F·k+G

式中，e为焊枪(2)相对于焊缝(3)的水平偏差；k为水平激光条纹发射器(10)投射至竖直钢板(4)上的水平激光条纹在焊缝(3)图像上的斜率，可以表征焊枪(2)沿着焊接方向的倾角；d为第二竖直激光条纹发射器(6)投射到竖直钢板(4)上的激光条纹在焊缝(3)图像中的位置；E、F和G为系数，从而可以检测出焊枪(2)相对于焊缝(3)的水平偏差。