[发明专利]基于多线结构光焊缝跟踪传感器的焊枪末端位姿识别方法

权利要求书

1.基于多线结构光焊缝跟踪传感器的焊枪末端位姿识别方法，其特征在于，包括：

步骤一、将基于多线结构光的焊缝跟踪传感器固定在焊枪的末端；所述多线结构光的焊缝跟踪传感器的工业相机的拍摄面和激光器的发射端均朝向焊接件的焊缝；并获取基于多线结构光的焊缝跟踪传感器的物理参数；

步骤二、利用步骤一获取的物理参数及焊枪焊接过程中多线结构光的焊缝跟踪传感器拍摄的图像，建立焊缝跟踪传感器的俯仰角和升降高度的解耦方程；获取焊枪末端的俯仰角与升降高度；

建立的焊缝跟踪传感器俯仰角和升降高度的解耦方程为：

H＝H1+L2*cos(Ω+90-β)

其中，β为焊缝跟踪传感器的俯仰角，H1为焊缝跟踪传感器的升降高度，L2为激光器射出点与工业镜头光心之间的距离，Ω为激光器射出点与工业镜头光心的连线与水平面的夹角，θ为激光器射出的相邻光束的夹角，α为相机的视野角度，为相机视野的左侧边界线与垂直方向的夹角；H为工业镜头光心到焊件的垂直高度，为相机视野左边界到右边界的实际距离对应的像素数量，为第一光带的纵向坐标，为第二光带的纵向坐标；

步骤三、根据焊枪末端的俯仰角与升降高度，利用奇异值分解方法求解焊枪末端的横滚角。

2.根据权利要求1所述的基于多线结构光焊缝跟踪传感器的焊枪末端位姿识别方法，其特征在于，步骤一中所述的焊缝跟踪传感器至少包括一个多线激光器和一个工业相机；多线激光器投射出的至少两条激光结构光带位于相机视野范围以内，并且不靠近视野的边缘。

3.根据权利要求1所述的基于多线结构光焊缝跟踪传感器的焊枪末端位姿识别方法，其特征在于，步骤二中获取焊枪末端的俯仰角与升降高度的方法包括：

步骤二一、在焊缝跟踪传感器在工作状态下拍摄的图像中截取以焊缝为中线的矩形图像；

步骤二二、在矩形图像中的第一条光带和第二条光带上等间隔设置兴趣框ROI；所述第一条光带和第二条光带上的兴趣框ROI一一对应；

步骤二三、以矩形图像左上角为中心建立直角坐标系，获取每个兴趣框ROI中第一条光带或第二条光带的纵向坐标；

步骤二四、将所有相对应的两个兴趣框ROI中第一条光带和第二条光带的纵向坐标作为一组；分别代入解耦方程，获得多个焊枪末端的俯仰角和升降高度参数，分别对焊枪末端的俯仰角和升降高度求平均值，完成焊枪末端的俯仰角与升降高度的获取。

4.根据权利要求3所述的基于多线结构光焊缝跟踪传感器的焊枪末端位姿识别方法，其特征在于，步骤二二、所述兴趣框ROI位于焊缝的两侧。

5.根据权利要求3或4所述的基于多线结构光焊缝跟踪传感器的焊枪末端位姿识别方法，其特征在于，获取每个兴趣框ROI中第一条光带或第二条光带的纵向坐标的具体方法为：

分别将第一条光带和第二条光带上每个兴趣框ROI内每一横排所有像素的灰度相加求和，获取所述和的最大值对应的像素的位置作为该兴趣框ROI中光带的纵向坐标。

6.根据权利要求3或4所述的基于多线结构光焊缝跟踪传感器的焊枪末端位姿识别方法，其特征在于，还包括建立焊枪的末端俯仰角查找表步骤；

该步骤中：设定解耦方程的输入量的范围，在所设定的范围内等步长增大或缩小输入量与获取每个输入量对应解耦方程的输出焊缝跟踪传感器的俯仰角，将解耦方程的输入量和其对应获得的俯仰角对应存储，获得焊枪的末端俯仰角查找表。

7.根据权利要求3或4所述的基于多线结构光焊缝跟踪传感器的焊枪末端位姿识别方法，其特征在于，还包括建立焊枪的末端升降高度查找表的步骤；

该步骤中：设定解耦方程的输入量的范围，在所设定的范围内等步长增大或缩小输入量与获取每个输入量对应解耦方程的输出焊缝跟踪传感器的升降高度，将解耦方程的输入量和其对应获得的升降高度对应存储，获得焊枪的末端升降高度查找表。