CN101954557A - 结构光焊缝图像跟踪的二维位置信息提取方法 - Google Patents

结构光焊缝图像跟踪的二维位置信息提取方法 Download PDF

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黄继强
黄军芬
黄民双
邹勇
薛龙
蒋力培
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Abstract

一种结构光图像焊缝跟踪的二维位置信息提取方法，该方法通过一个结构光图像焊缝跟踪传感器获取焊缝图像，传感器对此图像进行处理，从而获得焊缝的中心位置，为焊缝跟踪提供信息。利用前一帧图像和后一帧图像的比较，同时获取焊缝的左右和高低的位置偏差信息，为焊缝跟踪提供参考数据。通过该方法，只采用一个传感器，从而降低了设备成本。本发明可用于机器人焊接的焊缝自动跟踪，原理简单，数据处理方便，算法可靠，容易实现，硬件成本低。

Description

结构光焊缝图像跟踪的二维位置信息提取方法
技术领域
本发明涉及一种结构光焊缝图像跟踪的二维位置信息提取方法，可广泛应用于各种自动焊接过程的焊缝跟踪，尤其适用于机器人焊接的焊缝自动跟踪。
背景技术
目前，用于自动焊接过程的焊缝跟踪传感器通常只获取焊缝左右位置信息，以跟踪焊缝中心位置。通常情况下，要获取二维信息则必须增加传感器，如采用弧压传感器获取焊枪与工件之间的高度信息，弧压传感器信号波动大，易受到干扰，不可靠，实用性差；如增加激光测距传感可以精确测量焊枪与工件之间的高度，但成本增加较多。为此，采用一种结构光图像焊缝跟踪的二维位置信息提取方法，只用一个传感器，既能同时可靠得出焊缝左右位置信息和焊枪与工件之间的高度信息，又可以降低体积和成本，节省空间。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中不足之处，提供一种结构光图像焊缝跟踪的二维位置信息提取方法，只通过一个激光图像传感器，提取出焊缝二维的位置信息，以供焊缝自动跟踪的需要。
为了实现上述目的，本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：
一种结构光图像焊缝跟踪的二维位置信息提取方法，其特殊之处在于采用一个结构光式图像焊缝跟踪传感器，利用一个激光发生器在工件上产生一个线状光斑，面阵CCD获取包括线状光斑的焊缝图像。该传感器对此图像进行处理，从而获得焊缝的中心位置，为焊缝跟踪直接提供焊缝的左右偏差信息。同时，利用传感器和焊接工件的几何位置关系，即传感器面阵CCD与工件表面呈一定夹角，对实时获取的前一帧图像和后一帧进行比对后，两者在Y方向上产生位移，将此位移量与事先高度偏差标定值相乘，可以得出焊枪高度方向的变化量，从而提供出焊枪高度偏差信息。通过该方法，只采用一个传感器，可以同时获取焊缝跟踪需要的二维位置信息。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和效果：
1、本发明可用于机器人焊接或其他自动焊接过程的焊缝自动跟踪；
2、本发明只采用一个传感器，同时获取焊缝跟踪需要的二维信息，设备成本低；
3、本发明原理简单，算法可靠，数据处理容易实现，抗干扰能力强。
附图说明
图1为结构光焊缝图像传感的二维位置信息提取方法总体示意图
图2为面阵CCD获取后并处理完成的图像示意图
图3为前后两帧图像比较得出左右偏差示意图
图4为前后两帧图像比较得出Y方向(高度方向)偏差示意图
图中：1-激光发生器，2-面阵CCD，3-数据处理及控制单元，4-工件，5-数据控制线，6-光斑
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明最佳实施例：
由图1、图2、图3和图4所示，传感器由激光发生器1、面阵CCD2、数据处理及控制单元3及若干数据控制线5组成。线型光束投射到工件4上，在坡口处形成一定形状的结构光斑6，面阵CCD2以一定的角度，获取结构光图像并作适当处理，获得坡口的中心位置信息(见图2所示)。传感器以一定速率获取并处理图像，通过前后帧比较可以获得焊缝左右偏差信息(见图3所示)：
X＝C1x
其中C1为左右方向上的标定系数。
同样，通过前后帧比较可以获得焊缝高度方向的偏差信息(见图4所示)：
Y＝C2y
其中C2为高度方向上的标定系数。
另外，标定系数受到面阵CCD2和工件4之间夹角的影响，标定工作应事先完成。

Claims (3)

1.一种结构光图像焊缝跟踪的二维位置信息提取方法，该方法通过一个结构光式图像焊缝跟踪传感器获取焊缝图像，传感器对此图像进行处理，从而获得焊缝的中心位置，为焊缝跟踪直接提供焊缝的左右偏差信息；同时，利用传感器和焊接工件的几何位置关系，对实时获取的前一帧图像和后一帧进行比对，得出焊枪高度方向的变化量，从而提供出焊枪高度偏差信息，采用一个传感器，同时获取焊缝跟踪需要的二维信息。
2.根据权利要求1所述的结构光图像焊缝跟踪的二维位置信息提取方法，其特征在于：利用一个所述的图像跟踪传感器，同时获得焊缝左右位置信息和高度位置信息。
3.根据权利要求1所述的结构光图像焊缝跟踪的二维位置信息提取方法，其特征在于：获取焊缝高度信息是利用传感器面阵CCD与工件表面呈一定夹角，当焊枪与工件之间的高度发生变化时，获取的图像中结构光在Y方向上产生位移，通过前一帧和当前帧图像的比较并标定，得到高度位移的偏差量。
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