[发明专利]一种基于结构光三维视觉的中厚板机器人焊接视觉寻位装置

权利要求书

1.一种基于结构光三维视觉的中厚板机器人焊接视觉寻位装置，其特征在于：

由机器人手臂和扫描测头构成；

机器人手臂用于带动扫描测头；

扫描测头用于对工件进行点云采集；通过平面与曲面拟合求交线的方法识别焊缝轨迹，提供机器人寻位坐标。

2.基于权利要求1所述中厚板机器人焊接视觉寻位装置的寻位方法，其特征在于：

采用机器人手臂带动扫描测头对工件进行点云采集，通过平面与曲面拟合求交线的方法识别焊缝轨迹，提供机器人寻位坐标。

3.如权利要求1所述中厚板机器人焊接视觉寻位装置，其特征在于：扫描测头装在机器人手臂末端，该扫描测头包含一个结构光投射单元和一个图像接收单元，图像接收单元由一个相机或二个间隔一定距离的相机组成；中厚板放置在机器人手臂运动范围内，被焊接区域面向扫描装置。

4.如权利要求3所述中厚板机器人焊接视觉寻位装置，其特征在于：结构光投射单元种类包括数字微镜投射器、散斑投射器、MEMS投射器。

5.如权利要求3所述中厚板机器人焊接视觉寻位装置，其特征在于：结构光投射单元包括一组半导体激光器、一字线光束整形聚焦透镜、单轴MEMS微镜；MEMS微镜和半导体激光器由一个外部电路板驱动控制，装置工作时执行如下扫描方式：

步骤一：电路板输出周期正弦波信号给MEMS微镜，驱动MEMS微镜高速扫描；电路板输出另一路光强调制信号给激光器形成亮度变化；

步骤二：激光器发射的点激光经过一字线光束整形聚焦透镜入射到MEMS微镜表面，经微镜反射到被成像的物体表面形成光栅图案；

步骤三：电路板输出同步触发信号给相机，相机接受触发信号完成多幅光栅图案的拍摄；

步骤五：拍摄的图案送到计算机中进行计算，利用相移法成像原理得到物体的三维信息。

6.如权利要求2所述中厚板机器人焊接视觉寻位装置的寻位方法，其特征在于：MEMS微镜驱动方式包括静电驱动、电磁驱动、电热驱动三种方式。

7.如权利要求3所述中厚板机器人焊接视觉寻位装置，其特征在于：一字线光束整形聚焦透镜是一种鲍威尔棱镜。

8.如权利要求3所述中厚板机器人焊接视觉寻位装置，其特征在于：半导体激光器的波长范围在400-1000nm之间。

9.如权利要求3所述中厚板机器人焊接视觉寻位装置，其特征在于：中厚板包括车厢板、钢结构、人防门、集装箱、工程机械、管板件。

10.如权利要求2所述中厚板机器人焊接视觉寻位装置的寻位方法，其特征在于：采用如下焊缝轨迹扫描提取步骤：

将机器人手臂末端运动至待焊接工件附近；

采用面扫描方式对工件表面三维形状进行扫描，得到工件表面三维点云；

将工件表面点云做三维点云分割，得到若干平面和曲面点云；

将点云用平面和曲面方程拟合，利用平面与平面、平面与曲面、曲面与曲面求交线的方法提取交线特征点；

对交线特征点拟合得到焊缝轨迹点坐标，输出若干采样点XYZ坐标值给机器人控制器，帮助机器人校正焊接轨迹；

通过对焊缝轨迹附件的三维点云进行分析，得到每条焊缝的实际宽度，用于指导机器人焊枪末端的运动方式和弧焊电流大小；

通过人工示教给出焊枪角度姿态，开始焊接。