[发明专利]基于线激光扫描的相贯线结构自动装配方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于线激光扫描的相贯线结构自动装配方法及系统，包括以下步骤：步骤S1：构建自动装配系统；步骤S2：通过激光位移传感器扫描相贯线安装孔边缘位置的变化，并存储点云数据；步骤S3：对所获取的点云数据进行预处理，将点云数据转化成二维图像；步骤S4：对二维图像图区边缘曲线特征，获取曲线顶点坐标位置，计算出相贯线安装孔在轴线方向以及竖直方向的位置偏差和偏差角；步骤S5：获取偏差数据后对相贯线安装孔进行回正和定位，对空间曲线焊接轨迹进行修正。本发明通过采用激光结构光扫描部分安装孔轮廓即可实现定位装配功能，保证精度的同时也提高了效率。

技术领域

本发明涉及智能焊接装配定位领域，具体地，涉及一种基于线激光扫描的相贯线结构自动装配方法及系统，尤其是一种基于结构光机器视觉的三维定位方法，用于相贯线结构的自动装配。

背景技术

在设定装配机器人在顶面安装相贯线结构的过程中，开孔的筒形零件安装到变位机上后，相贯线安装孔可能并不在顶面的中心位置，同时由于加工以及装配的原因，可能相贯线安装孔在轴线方向距基准端面的距离，以及在高低方向与标准位置也有偏差。这使得实现机器人自动安装相贯线结构零件十分困难，同时也会导致每次焊接轨迹需要重复示教。因此我们需要通过机器视觉对相贯线安装孔进行定位识别。

经对现有技术文献检索分析，目前待焊件安装及定位的方法中，所采用的机器视觉技术大体分为两类，一类是采用双目视觉的方法，如专利公开号为CN106624709A的中国专利文献所公开的“基于双目视觉的装配系统及装配方法”，通过对双目相机获取的图像数据进行整合和处理获得装配位置的空间信息，但受制于相机参数标定与手眼标定过程中的误差，其精度对精密装配而言依然不足。

另一类则是采用结构光的方法，如专利公开号为CN211539974U的中国专利文献所公开的“一种用于船舶小组立机器人在线自动焊接3D扫描设备”，专利公开号为CN210549317U的中国专利文献所公开的“基于结构光的实训用自动装配装置”等，通过结构光传感器对待焊件进行扫描，获取其完整的空间信息从而实现定位，常用的结构光有光栅以及单线激光等。投影光栅的方式对环境要求高，不适用于复杂的实际生产过程中，而单线激光扫描的方式往往需要扫描整个待焊件，耗费时间长，不利于提高生产效率。

上述两种方法均存在一定的局限性，无法有效地用于筒体相贯线结构装配以及焊接的生产环节当中，因此需要一种高效高精度的自动装配方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于线激光扫描的相贯线结构自动装配方法及系统。

根据本发明提供的一种基于线激光扫描的相贯线结构自动装配方法，包括以下步骤：

步骤S1：构建自动装配系统；

步骤S2：通过激光位移传感器扫描相贯线安装孔边缘位置的变化，并存储点云数据；

步骤S3：对所获取的点云数据进行预处理，将点云数据转化成二维图像；

步骤S4：对二维图像图区边缘曲线特征，获取曲线顶点坐标位置，计算出相贯线安装孔在轴线方向以及竖直方向的位置偏差和偏差角；

步骤S5：获取偏差数据后对相贯线安装孔进行回正和定位，对空间曲线焊接轨迹进行修正。

优选的，所述步骤S1中的自动装配系统包括工控机、旋转变位机、机器人、机器人控制柜、机械抓手以及激光位移传感器，所述工控机与机器人控制柜通过总线相连，从而控制机器人、机械抓手以及作为机器人外部轴的旋转变位机的运动；所述激光位移传感器与机械抓手固定连接，安装在机器人末端，所述激光位移传感器通过总线与工控机相连。

优选的，所述步骤S3中的预处理包括中值滤波处理、灰度图化处理、二值化处理以及图像开运算处理。

优选的，所述步骤S4包括以下子步骤：