基于結構光的焊縫跟蹤視覺傳感控制系統技術方案

本實用新型專利技術提供一種基于結構光的焊縫跟蹤視覺傳感控制系統，包括視覺跟蹤傳感器、機械手、上位機和PC機，所述視覺跟蹤傳感器包括線激光器、線激光器驅動器、分光鏡和智能相機，所述視覺跟蹤傳感器安裝在機械手末端，且機械手上設置有焊槍，能夠實現在跟蹤的同時進行自動焊接；所述線激光器與線激光器驅動器連接，線激光驅動器與機械手I/O口連接，所述分光鏡安裝在視覺跟蹤傳感器的內部；本實用新型專利技術具有以下有益效果：(1)、本實用新型專利技術系統裝置結構簡單，易于更換，通用性好；(2)、算法優化，上位機界面操作簡單，解決過往的標定繁瑣問題；(3)可滿足復雜工件條件下的跟蹤，實現S型焊縫跟蹤。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種焊縫跟蹤傳感器系統，尤其是基于結構光的焊縫跟蹤視覺傳感控制系統。
技術介紹
近年來，隨著人力成本的逐漸上升，工業自動化生產水平的逐漸提高，焊接自動化生產已經是必然的趨勢。然而，目前的自動化焊接技術主要是示教再現型，在機器人弧焊過程中可以高精度的重現已示教的動作，但卻無法滿足實際焊接過程中的復雜情況要求。在實際焊接過程中，由于工件復雜，可能存在一定的加工誤差，夾裝精度無法達到要求，焊接時的熱變形等等因素的存在，使得示教再現這樣的方式出現嚴重偏差，導致焊接質量下降。所以，如何實現焊縫的自動跟蹤，是焊接自動化的一個重要研究方向。此外，許多焊縫跟蹤裝置對于焊縫的形狀要求較高，無法滿足復雜工件條件下跟蹤焊縫的要求。
技術實現思路
針對現有焊縫跟蹤裝置的不足，本技術提供了一種基于結構光的新型焊縫跟蹤傳感裝置，實現精準度要求高、工件條件復雜情況下的焊縫跟蹤，并極大簡化裝置的復雜度，使得本技術更易操作；采用結構光標定算法、手眼標定算法和焊縫查找算法，跟蹤速度快，精度高；使用新的智能相機，信號穩定，便于調試。為了實現上述目的，本技術采用下述的技術方案。提供一種基于結構光的焊縫跟蹤視覺傳感控制系統，包括視覺跟蹤傳感器、機械手、上位機和PC機，所述視覺跟蹤傳感器包括線激光器、線激光器驅動器、分光鏡和智能相機，所述視覺跟蹤傳感器安裝在機械手末端，且機械手上設置有焊槍，能夠實現在跟蹤的同時進行自動焊接；所述線激光器與線激光器驅動器連接，線激光驅動器與機械手I/O口連接，所述分光鏡安裝在視覺跟蹤傳感器的內部；智能相機外接有電源，智能相機的外觸發口與機械手I/O口連接，通過機械手相應I/O口的電平變化控制智能相機觸發采像；智能相機通過網線與PC機相連，智能相機將手眼標定算法和結構光平面標定算法相結合，采用同一套標定圖像。用于結構光視覺跟蹤的上位機安裝于PC機上，基于Windows XP及以上的操作系統，使用簡單方便，操作容易，適用于普通的工程技術人員。上位機通過網線分別與機械手、智能相機連接。智能相機將獲取的圖片發送至上位機，上位機便進行處理，查找圖片中的焊縫，并根據標定結果獲取焊縫中心的三維坐標信息。焊縫位置獲取成功后，上位機會將此信息發送給機械手，控制機械手運動和旋轉，并持續跟蹤焊縫。作為優選，所述智能相機的網口通過用于取像的網線連接到PC機的網口。與現有技術相比，本技術具有以下有益效果：(1)、本技術系統裝置結構簡單，易于更換，通用性好；(2)、算法優化，上位機界面操作簡單，解決過往的標定繁瑣問題；(3)可滿足復雜工件條件下的跟蹤，實現S型焊縫跟蹤。附圖說明圖1：本技術控制系統整體框圖；圖2：本技術中結構光標定算法流程圖；圖3：本技術中手眼標定算法流程圖；圖4：本技術中上位機的功能設計圖。具體實施方式下面結合附圖對本技術的具體實施方式做一個詳細的說明。如圖1～4所示，本實施例提供一種基于結構光的焊縫跟蹤視覺傳感控制系統的具體實施例，該基于結構光的焊縫跟蹤視覺傳感控制系統是一種手眼跟隨視覺傳感系統，用于自動化焊接技術，可實現S型復雜焊縫的實時跟蹤。如圖1所示，本技術系統主要包括三個部分：第一部分是視覺跟蹤傳感器，所述視覺跟蹤傳感器包括線激光器、線激光器驅動器、分光鏡和智能相機，所述視覺跟蹤傳感器安裝在機械手末端，且機械手上設置有焊槍，能夠實現在跟蹤的同時進行自動焊接；所述線激光器與線激光器驅動器連接，線激光驅動器與機械手I/O口連接，所述分光鏡安裝在視覺跟蹤傳感器的內部；智能相機外接有電源，智能相機的外觸發口與機械手I/O口連接，通過機械手相應I/O口的電平變化控制智能相機觸發采像；智能相機的網口通過網線連接到PC機的網口，即實現上位機獲取觸發圖像并進行圖像處理，其流程如圖1所示。第二部分是用于結構光立體視覺跟蹤的上位機，安裝在PC機上，上位機通過網線分別與機械手、智能相機相連接。智能相機獲取圖片后將圖片發送至上位機，上位機便進行處理，查找出圖片中的焊縫，并根據標定結果獲取焊縫中心的三維坐標信息。焊縫位置獲取成功后，上位機會將此信息發送給機械手，控制機械手運動和旋轉，并持續跟蹤焊縫。第三部分是機械手，該機械手可通過I/O口控制傳感器，并能讀取接收上位機的信息，實現實時焊縫跟蹤。為了提高運行精準度，系統在投入使用前需要進行結構參數標定。圖2展示了結構光標定算法流程，結構光標定算法；圖3展示了手眼標定算法實現流程；在實際操作過程中，只需要在上位機分別點擊采樣和標定這兩個按鈕，就可以將復雜的結構光標定過程和手眼標定過程同時完成。如圖4中的“系統標定模塊”所示，本技術將兩個標定過程整合為一個模塊，極大地提高了操作簡便性和系統精準度。其中：本技術中所涉及到的結構光標定算法、手眼標定算法和焊縫查找算法均為本領域常規的算法，本領域常規技術人員結合本技術公開說明內容與上述各個算法流程內容相結合均能夠編程獲得實現。以上顯示和描述了本技術的基本原理和主要特征和本技術的優點。本行業的技術人員應該了解，本技術不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本技術的原理，在不脫離本技術精神和范圍的前提下，本技術還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本技術范圍內。本技術要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于結構光的焊縫跟蹤視覺傳感控制系統，其特征在于，包括視覺跟蹤傳感器、機械手、上位機和PC機，所述視覺跟蹤傳感器包括線激光器、線激光器驅動器、分光鏡和智能相機，所述視覺跟蹤傳感器安裝在機械手末端，且機械手上設置有焊槍；所述線激光器與線激光器驅動器連接，線激光驅動器與機械手I/O口連接，所述分光鏡安裝在視覺跟蹤傳感器的內部；智能相機外接有電源，智能相機的外觸發口與機械手I/O口連接，智能相機通過網線與PC機相連，用于結構光視覺跟蹤的上位機安裝于PC機上，上位機通過網線分別與機械手、智能相機連接。

【技術特征摘要】
1.基于結構光的焊縫跟蹤視覺傳感控制系統，其特征在于，包括視覺跟蹤傳感器、機械手、上位機和PC機，所述視覺跟蹤傳感器包括線激光器、線激光器驅動器、分光鏡和智能相機，所述視覺跟蹤傳感器安裝在機械手末端，且機械手上設置有焊槍；所述線激光器與線激光器驅動器連接，線激光驅動器與機械手I/O口連接，所述分光鏡安裝在視覺跟...

【專利技術屬性】
技術研發人員：卜琰，郭振民，徐赤，丁鍇，
申請(專利權)人：杭州自動化技術研究院有限公司，
類型：新型
國別省市：浙江;33