[发明专利]一种基于视觉测量的智能控制焊接系统

说明书

本发明公开了一种基于视觉测量的智能控制焊接系统，该系统的动作执行模块包括用于携带焊枪移动和焊接操作的机器人，以及用于承载焊件的变位机；单目立体视觉测量模块包括第一工业相机、用于设置在焊件上以标识焊缝的标记发光条；所述线激光视觉传感器模块包括用于向焊件的焊接位点发射激光条纹的线激光发射器、摄像焦点正对激光条纹所照射焊接位点的第二工业相机；第一工业相机、第二工业相机、线激光发射器均安装在机器人的执行末端上；该系统的控制单元控制执行单元。本发明提出了基于模型和单目双工位立体视觉的两种焊缝粗定位方法，解决了焊缝精定位和在线跟踪需要人工示教起点工作的问题，适用于绝大多数焊件与场景。

技术领域

本发明属于机器人焊接技术领域，尤其涉及一种基于视觉测量的智能控制焊接系统。

背景技术

焊接技术作为工业生产中十分重要的工艺手段之一，在多个领域具有广泛应用。随着计算机技术、人工智能等科学技术的迅猛发展，工业现场对焊接技术的自动化、智能化水平的要求不断提高，以焊接机器人为主体的自动化焊接加工系统的使用越来越多。但受限于当前机器人的智能化水平，大多数机器人实施焊接作业时主要采用“示教再现”和离线编程两种方式，主要存在两个弊端：

(1)柔性差、工作量大，只适用于单一的焊接环境或工件，若改变二者其一，则需要重新示教；

(2)适应性差，在焊接过程中缺少对焊缝变化(如：工件装夹误差、振动移位、焊接热变形等导致的误差)的自动测量与调节能力，机器人示教或离线编程轨迹与实际焊缝轨迹间存在较大误差，影响焊接质量与精度。

基于以上背景，通过视觉传感器实时感知焊缝变化，并控制机器人做出相应的调整，可以有效提高焊接的质量与精度，将基于激光三角测量原理的视觉传感技术更好的应用在焊缝识别、定位与跟踪过程中具有很强的研究意义与价值。目前，基于激光视觉传感器实现焊接跟踪的方法仍存在以下缺陷：

(1)激光视觉传感器采集图像的质量受焊接过程中的弧光和飞溅影响，易造成测量精度的降低；

(2)在确定焊缝初始点时，仍需要人工干预，调整机器人抵达初始点附近；

(3)对于存在不连续或者多道焊缝的焊件，无法自主识别各焊缝空间位置；

(4)在焊接过程中，针对折线和曲线型焊缝，焊枪的前进方向和姿态需进行实时调整，以满足焊缝始终位于传感器视野范围内的条件。

因此，研发一种新的焊缝定位和跟踪方法，以至少解决上述一个或多个问题具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于视觉测量的智能控制焊接系统，旨在解决上述背景技术中现有技术的不足之处。

本发明是这样实现的，一种基于视觉测量的智能控制焊接系统，该系统包括执行单元以及控制所述执行单元工作的控制单元；其中，

所述执行单元包括动作执行模块、线激光视觉传感器模块、以及单目立体视觉测量模块；所述动作执行模块包括用于携带焊枪移动和焊接操作的机器人，以及用于承载焊件的变位机；所述单目立体视觉测量模块包括第一工业相机、用于设置在焊件上以标识焊缝的标记发光条；所述线激光视觉传感器模块包括用于向焊件的焊接位点发射激光条纹的线激光发射器、摄像焦点正对激光条纹所照射焊接位点的第二工业相机；所述第一工业相机、第二工业相机、线激光发射器均安装在机器人的执行末端上；

该控制单元对执行单元的控制方法包括以下步骤：

S1、焊缝粗定位：通过第一相机采集图像，将该图像进行处理以获取待焊工件的空间位置信息，根据该信息确定焊缝起始点坐标，根据当前焊枪位置坐标与所述焊缝起始点坐标生成运动路径，根据该运动路径指令控制机器人带动激光条纹移动至焊缝起始点；