交叉式雙線激光視覺傳感焊槍高度實時識別系統及識別方法，系統包括：交叉式雙線激光視覺傳感器、焊槍、計算機等；傳感器固定在焊槍的右側且與計算機相連，其正下方為工件。傳感器由分布于攝像機兩側的左線激光器、右線激光器及前端濾光器組成；識別方法：對攝像機視場角α、兩激光器的激光面夾角θ、攝像機焦點f至工件的初始高度h0、及到焊槍底端的距離ΔH等系統參數進行標定；兩激光器以交叉方式將激光線投射至工件，焊槍處于檢測位置Pi時，由攝像機采集圖像送至計算機處理，獲得圖像中兩激光線間的距離xi；焊槍高度hi為：hi＝h0/(1-xitan(θ/2)/(Nptan(α/2)))-ΔH，重復上述步驟，可實時識別焊槍高度。本發明專利技術簡單，識別速度快，精度高，特別適合焊縫跟蹤時對焊槍高度實時識別要求。
【技術實現步驟摘要】
交叉式雙線激光視覺傳感焊槍高度實時識別系統及識別方法
本專利技術屬于焊接
，涉及機器人自動焊接時焊槍高度實時識別系統及識別方法。
技術介紹
焊接自動化對于減輕工人勞動強度，提高焊接質量有著重要的意義。焊縫跟蹤傳感器是實現其自動化的重要部件，而視覺傳感器是一種主要的焊縫跟蹤傳感器，目前視覺焊縫跟蹤傳感器主要用于焊縫偏差識別；但自動化焊接時，不僅需要識別焊縫偏差，而且需要實現焊槍的初始位置的自動識別，對于易變形的薄板焊接還需要實時識別焊縫跟蹤過程中高度變化。目前，焊槍初始位置高度識別完全依賴人工觀察焊槍與焊縫位置來實現，該方法不僅效率、精度差；對于一些人不易到達的場合，如水下焊接、狹小空間中焊接及非連續性焊縫的焊槍初始位置識別更是連人工方法都無法實現。而對于焊接過程中焊槍高度的實時識別目前還沒有，因此，提出一種能夠自動、實時地識別焊槍高度的視覺傳感器對于提高焊接智能化程度及焊接質量有著重要的意義。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出一種交叉式雙線激光視覺傳感焊槍高度實時識別系統及識別方法，實現焊槍初始高度與焊接過程中高度的實時識別。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的。本專利技術所述的交叉式雙線激光視覺傳感焊槍高度實時識別系統包括交叉式雙線激光視覺傳感器(1)、焊槍(9)、計算機(11)等。焊槍(9)固定于交叉式雙線激光視覺傳感器(1)的左側，工件(5)位于交叉式雙線激光視覺傳感器(1)的正下方。交叉式雙線激光視覺傳感器(1)由左線激光器(2)、右線激光器(4)、攝像機(3)及濾光器(10)組成，左線激光器(2)與右線激光器(4)布置在攝像機(3)的左右兩側，濾光器(10)布置于攝像機(3)前端，左線激光器(2)與右線激光器(4)發射的線激光交叉式投射至工件(5)上，右線激光器(4)投射的在工件(5)上的為線激光(7)，左激光器(2)投射至工件(5)上的為線激光(8)，攝像機(3)經濾光器(10)將投射至工件(5)上的圖像采集至計算機(11)中。本專利技術所述的交叉式雙線激光視覺傳感焊槍高度實時識別方法的具體實施步驟如下：步驟1：對交叉式雙線激光視覺傳感器(1)的參數進行標定，其參數包括：攝像機(3)視場角α、左線激光器(2)與右線激光器(4)發射面間夾角θ、攝像機(3)焦點f相對工件(5)初始位置P0的高度h0、焊槍(9)底端與攝像機(3)焦點f間距離ΔH；步驟2：左線激光器(2)與右線激光器(4)以交叉方式將激光線投射至工件(5)上；步驟3：當焊槍(9)處理檢測位置Pi時，由攝像機(3)將左線激光器(2)與右線激光器(4)投射至工件(5)上的圖像采集至計算機(11)；步驟4：所采集圖像經計算機圖像處理后，獲得圖像中兩激光線的距離xi；步驟5：按照下列計算公式，計算該位置焊槍的高度hi：hi＝h0/(1-xitan(θ/2)/(Nptan(α/2)))-ΔH其中，Np為采集圖像寬度方向(垂直于兩激光線的方向)像素個數。步驟6：當需要繼續計算下一位置焊槍(9)的高度時，重復步驟2-步驟5即可。本專利技術方法在標定交叉式雙線激光視覺傳感器1基本參數后，只需對檢測位置時的兩線激光圖像采集并處理獲得其距離xi即可運用步驟(5)中公式計算得焊槍當前的高度；該方法簡單、識別速度快、精度高，特別適合于焊縫自動焊縫時焊槍高度實時識別。附圖說明圖1為本專利技術的系統原理示意圖。圖中：1為交叉式雙線激光視覺傳感器；2為左線激光器；3為攝像機；4為右線激光器；5為工件；6為攝像機視場；7為右線激光器投射至工件5上的線激光；8為左線激光器投射至工件5上的線激光；9為焊槍；10為濾光器，11為計算機。圖2為本專利技術的計算模型圖。圖中：α為攝像機3的視場角；θ為兩激光器發射的激光面間的夾角；f為攝像機3的焦點；P0為工件5初始位置；Pi為工件5處于檢測時的位置；h0為攝像機3焦點f相對于工件5初始位置P0的高度；Δh為工件5的檢測位置與初始位置間的高度差；ΔH為焊槍9底端與攝像機3焦點f間的距離；xi為采集圖像中兩激光線間的距離。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步說明。圖1為本專利技術所用交叉式雙線激光視覺傳感焊槍高度識別系統原理示意圖，該識別系統包括：交叉式雙線激光視覺傳感器1、焊槍9、工件5及計算機11。焊槍9固定于交叉式雙線激光視覺傳感器1的左側，工件5位于交叉式雙線激光視覺傳感器1的正下方。交叉式雙線激光視覺傳感器1由左線激光器2、右線激光器4、攝像機3及濾光器10組成，左線激光器2與右線激光器4布置在攝像機3的左右兩側，濾光器10布置于攝像機3前端，左線激光器2與右線激光器發射的線激光交叉式投射至工件5上，右線激光器4投射在工件5上的為線激光7，左線激光器2投射至工件5上的為線激光8，攝像機器的視場為6。攝像機3經濾光器10將投射至工件5上的圖像采集至計算機11中。圖2為本專利技術的計算模型圖，該計算模型圖包括：攝像機3的視場角α、兩激光器發射的激光面間的夾角θ、攝像機3的焦點f、工件5初始位置P0、工件5處于檢測時的位置Pi、攝像機3焦點f相對于工件5初始位置P0的高度h0、工件5的檢測位置與初始位置間的高度差Δh、焊槍9底端與攝像機3焦點f間的距離ΔH、采集圖像中兩激光線間的距離xi。焊槍9的高度實時識別具體步驟如下：步驟1：對交叉式雙線激光視覺傳感器1的參數進行標定，其參數包括：攝像機3視場角α、左線激光器2與右線激光器4發射面間夾角θ、攝像機3焦點f相對工件5初始位置P0的高度h0、焊槍9底端與攝像機3焦點f間距離ΔH；步驟2：左線激光器2與右線激光器4以交叉方式將激光線投射至工件5上；步驟3：當焊槍9處理檢測位置Pi時，由攝像機3將左線激光器2與右激光器4投射至工件5上的圖像采集至計算機11；步驟4：所采集圖像經計算機11圖像處理后，獲得圖像中兩激光線的距離xi；步驟5：按照本專利技術所提出的計算公式：hi＝h0/(1-xitan(θ/2)/(Nptan(α/2)))-ΔH，Np：采集圖像寬度方向(垂直于兩激光線的方向)像素個數步驟6：當需要繼續計算下一位置焊槍9的高度時，重復步驟2-步驟5即可。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
交叉式雙線激光視覺傳感焊槍高度實時識別系統，其特征是包括交叉式雙線激光視覺傳感器(1)、焊槍(9)、計算機(11)；焊槍(9)固定于交叉式雙線激光視覺傳感器(1)的左側，工件(5)位于交叉式雙線激光視覺傳感器(1)的正下方；交叉式雙線激光視覺傳感器(1)由左線激光器(2)、右線激光器(4)、攝像機(3)及濾光器(10)組成，左線激光器(2)與右線激光器(4)布置在攝像機(3)的左右兩側，濾光器(10)布置于攝像機(3)前端，左線激光器(2)與右線激光器(4)發射的線激光交叉式投射至工件(5)上，右線激光器(4)投射的在工件(5)上的為線激光(7)，左激光器(2)投射至工件(5)上的為線激光(8)，攝像機(3)經濾光器(10)將投射至工件(5)上的圖像采集至計算機(11)中。
【技術特征摘要】
1.交叉式雙線激光視覺傳感焊槍高度實時識別系統的識別方法，系統包括交叉式雙線激光視覺傳感器(1)、焊槍(9)、計算機(11)；焊槍(9)固定于交叉式雙線激光視覺傳感器(1)的左側，工件(5)位于交叉式雙線激光視覺傳感器(1)的正下方；交叉式雙線激光視覺傳感器(1)由左線激光器(2)、右線激光器(4)、攝像機(3)及濾光器(10)組成，左線激光器(2)與右線激光器(4)布置在攝像機(3)的左右兩側，濾光器(10)布置于攝像機(3)前端，左線激光器(2)與右線激光器(4)發射的線激光交叉式投射至工件(5)上，右線激光器(4)投射的在工件(5)上的為線激光(7)，左激光器(2)投射至工件(5)上的為線激光(8)，攝像機(3)經濾光器(10)將投射至工件(5)上的圖像采集至計算機(11)中；其特征是步驟如下：步驟1：對交叉式雙線激光...
【專利技術屬性】
技術研發人員：毛志偉，
申請(專利權)人：南昌大學，
類型：發明
國別省市：江西;36
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