[发明专利]管道工件涂膏的焊缝三维视觉检测定位装置及其检测定位方法

说明书

本发明公开了一种管道工件涂膏的焊缝三维视觉检测定位装置，在工业机器人(1)的伸出端设置末端工装夹具(2)，工件(3)安装在末端工装夹具(2)上；检测定位装置设置视觉传感器；工业机器人(1)为六自由度的机器人；视觉传感器为面结构光传感器(4)。采用上述技术方案，通过对比注册时的焊缝曲线点和检测时的焊缝曲线点校准机器人涂膏路径点，可计算出当前焊缝相对于机器人的空间分布情况，从而可对注册时示教的机器人涂膏路径进行校准，解决由于工件一致性误差导致的机器人示教涂膏路径通用性差的问题，实现检测工件焊缝的准确涂膏作业。

技术领域

本发明属于自动化生产中视觉检测的技术领域。更具体地说，本发明涉及一种管道工件涂膏的焊缝三维视觉检测定位装置，可应用于一般工件焊缝的视觉检测和定位。本发明还涉及该测定位装置采用的检测定位方法。

背景技术

1、相关技术发展背景介绍：

复杂零部件的涂胶(涂膏)工序是一道重要工序，由于涂胶位置复杂，目前涂胶工序主要依靠人工手动完成，人工完成涂胶任务，主要存在效率低下、工人劳动强度大、涂胶质量一致性差等问题。目前，为了改善涂胶工艺，工业现场已开发大量自动化装备进行自动化涂胶工作，如借助工业机器人的灵活性和易于实现自动化等特点集成涂胶系统实现复杂零部件自动涂胶工作等。

借助工业机器人实现工件涂胶自动化作业，工件的涂胶质量主要取决于工件自身的一致性和机器人的重复定位精度，一般工业机器人的重复定位精度已经达到很高的精度(误差在0.03mm左右)，因此，工件涂胶质量主要取决于工件自身的加工一致性。复杂零部件，如形状复杂的焊接加工件等，由于组成零件数量较多，焊接过程中的零件工装定位精度难以保证彼此之间的空间位置关系，同时焊接加工还存在严重的焊接变形问题，因此该类零部件的自身一致性通常也难以保证。

机器视觉技术是一种新兴的检测技术，其通过图像、点云等目标传感数据，识别和定位目标物体特定区域。目前，基于机器视觉技术，已经开发的一些工件涂胶位置定位装置和方法

2、现有技术的检索结果：

对比文件1：专利申请号为201811271176.5的专利文献：“基于多模板匹配的焊缝视觉定位方法”，其技术方案是：

该发明公开了基于多模板匹配的焊缝视觉定位方法，包括以下步骤：

S1、将焊枪与视觉系统固定，使两者相对位置不变；

S2、对焊缝中心定位：S21、选取清晰且目标特征明显的焊缝图像作为参考图像；S22、在参考图像中创建包含焊缝拐角的两个矩形区域，即ROI区域，通过阈值分割提取ROI区域激光条纹，生成模板区域图像；S23、在模板区域图像中进行参数选择依次创建多模板；S24、在焊接过程中实时采集图像，确定图像中坡口左右两个拐角的位置，再由两个拐角位置中心来确定焊缝中心的位置。

该专利文献称：其技术方案减少了两拐点之间不规则信号的干扰，大幅提高匹配准确率。

3、最接近的现有技术存在的技术问题：

针对复杂零部件的涂胶位置进行定位，主要有以下两种方法：

第一种方法：使用专用工装夹具，为了获得较高的零部件定位精度，专用工装夹具的制造公差必须设置得非常小，此时导致专用工装夹具的制造难度和成本显著提升；另外对于由多个零件焊接而成的工件，为了实现不同焊缝的高精度定位，可能需要对工件进行二次装夹定位，工件组成零部件越多，焊缝越多，需要二次装夹的次数也越多，对应的工装夹具的结构也越复杂。因此，采用专用的工装夹具进行零部件的涂胶位置定位，工装夹具存在结构设计复杂、制造难度大、成本高昂的问题。