CN103028816B - 基于结构光双目视觉传感的焊接装置的焊接方法 - Google Patents
基于结构光双目视觉传感的焊接装置的焊接方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于结构光双目视觉传感的焊接装置的焊接方法，该焊接装置包括：安装支架；结构光发射器，用于对待焊接管板图案的中心位置进行定位，并活动设置在安装支架上；数据存储单元，用于存储结构光发射器所获得的待焊接管板图案的位置信息；双目视觉系统，具有分别活动设置在结构光发射器两侧的第一视觉装置和第二视觉装置；自动焊接装置；以及运动控制系统，用于控制自动焊接装置在对待焊接管板图案进行焊接时的三自由度运动。本发明基于结构光双目视觉传感的焊接装置采用双目视觉系统，并结合空间圆识别算法，可识别在一定倾角范围内的待焊接管板图案的中心，实现特征点快速、准确识别，且提高了图像处理速度，大大地提高了系统管孔定位速度。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种基于结构光双目视觉传感的焊接装置的焊接方法。
背景技术
在化工、电站、锅炉等行业的热交换制造中，存在大量的管与板之间的焊接任务。这种焊接难度大，质量要求高，工作量大。目前，在国内市场上，管-管板焊接设备通常为半自动焊接方式，必须采用人工手持焊枪，人工对孔，人工检查焊接质量。在高强度工作下，必不可少的承受着焊接弧光辐射，烟雾污染，严重影响工人健康。所以，焊接技术的发展一直是本领域技术人员关注的问题。
中国专利CN201076976Y公开一种同轴管板焊接设备，所述管板焊接设备包括焊枪、机架、电气控制系统，焊枪安装在机架上，机架由水平轴向支架、前后轴向支架、垂直轴向支架连接组成，电气控制系统安装在垂直轴向支架的一端，焊枪安装在前后轴向支架上，焊枪上设有摄像头，且摄像头的光学中心线与焊炬的回转中心线共线，焊炬和焊枪之间可设弧长系统。由此通过摄像头捕捉到的图像信息以及机架、换位机架和弧长系统之间的协调，实现同轴管板焊接。但是，所述专利所揭露的技术方案在每次焊接都需要人工视觉识别，识别过程耗时长，操作繁琐。同时，在焊接前，需要调整管板的水平，以确保管板与焊接系统X-Y坐标平面平行，否则管孔位置识别精度无法保证，而管板通常规格大、质量重，水平调整相对困难。
故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种基于结构光双目视觉传感的焊接装置。
发明内容
本发明是针对现有技术中，传统的焊接装置需要人工视觉识别，识别过程耗时长，操作繁琐，对健康威胁大，且水平调整相对困难等缺陷提供一种基于结构光双目视觉传感的焊接装置。
本发明的又一目的是针对现有技术之缺陷，提供一种基于结构光双目视觉传感的焊接装置的焊接方法。
为了解决上述问题，本发明提供一种基于结构光双目视觉传感的焊接装置，所述基于结构光双目视觉传感的焊接装置包括：安装支架，所述安装支架用于安装基于结构光双目视觉传感的焊接装置；结构光发射器，用于对所述待焊接管板图案的中心位置进行定位，并活动设置在所述安装支架上；数据存储单元，所述数据存储单元用于存储所述结构光发射器所获得的待焊接管板图案的位置信息；双目视觉系统，所述双目视觉系统具有分别活动设置在所述结构光发射器两侧的第一视觉装置和第二视觉装置；自动焊接装置，所述自动焊接装置根据所述数据存储单元存储的待焊接管板图案的位置进行管板焊接；以及运动控制系统，所述运动控制系统用于控制所述自动焊接装置在对所述带焊接管板图案进行焊接时的三自由度运动。
可选的，所述结构光发射器为激光发射器。
可选的，所述第一视觉装置和所述第二视觉装置为摄像头。
为实现本发明之又一目的，本发明提供一种基于结构光双目视觉传感的焊接装置的焊接方法，包括：
执行步骤S1：所述结构光发射器发射非重合且不平行的第一结构光和第二结构光，所述第一结构光与所述待焊接管板图案具有第一交点和第二交点，所述第二结构光与所述待焊接管板图案具有第三交点和第四交点；
执行步骤S2：定义由所述第一交点和所述第二交点构成的第一弦长和由所述第三交点和第四交点构成的第二弦长的垂直平分线之交点为所述待焊接管板图案的中心位置；
执行步骤S3：重复步骤S2，获得不同待焊接管板图案的中心位置，并将所述待焊接管板图案的中心位置存储在所述数据存储单元；
执行步骤S4：自动焊接装置在所述运动控制系统的控制下，并根据所述数据存储单元所存储的待焊接管板图案的位置进行焊接。
综上所述，本发明基于结构光双目视觉传感的焊接装置采用双目视觉系统，并结合空间圆识别算法，可识别在一定倾角范围内的待焊接管板图案的中心，而不需要对工件进行精确水平调整，实现特征点快速、准确识别；另外，所述数据存储单元存储结构光扫描特征点的位置信息，提高了图像处理速度，大大地提高了系统管孔定位速度。
附图说明
图1所示为本发明基于结构光双目视觉传感的焊接装置的结构示意图；
图2所示为本发明基于结构光双目视觉传感的焊接装置的待焊接管板图案定位原理示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
请参阅图1，并结合参阅图2，图1所示为本发明基于结构光双目视觉传感的焊接装置的结构示意图。图2所示为本发明基于结构光双目视觉传感的焊接装置的待焊接管板图案定位原理示意图。所述基于结构光双目视觉传感的焊接装置1包括安装支架11，所述安装支架11用于安装所述基于结构光双目视觉传感的焊接装置1；结构光发射器12，所述结构光发射器12为激光发射器，用于对所述待焊接管板图案2的中心位置进行定位，并活动设置在所述安装支架11上；数据存储单元(未图示)，所述数据存储单元用于存储所述结构光发射器12所获得的待焊接管板图案2的位置信息；双目视觉系统13，所述双目视觉系统13具有分别活动设置在所述结构光发射器12两侧的第一视觉装置131和第二视觉装置132；自动焊接装置14，所述自动焊接装置14根据所述数据存储单元存储的待焊接管板图案2的位置进行管板焊接；以及运动控制系统15，所述运动控制系统15用于控制所述自动焊接装置14在对所述带焊接管板图案2进行焊接时的三自由度运动。
作为本发明的具体实施方式，非限制性的列举，所述第一视觉装置131和所述第二视觉装置132为摄像头。所述结构光发射器12活动设置在所述安装支架11上，并可实现旋转角度的变化，以识别具有一定倾角范围内的待焊接管板图案2的位置。
请继续参阅图1，并结合参阅图2，图2所述为结构光发射器对所述待焊接管板图案进行定位的原理图。所述结构光发射器对所述待焊接管板图案进行定位包括以下步骤：
执行步骤S1：所述结构光发射器12发射非重合且不平行的第一结构光121和第二结构光122，所述第一结构光121与所述待焊接管板图案2具有第一交点123和第二交点124，所述第二结构光122与所述待焊接管板图案2具有第三交点125和第四交点126；
执行步骤S2：定义由所述第一交点123和所述第二交点124构成的第一弦长和由所述第三交点125和第四交点126构成的第二弦长的垂直平分线之交点为所述待焊接管板图案2的中心位置；
执行步骤S3：重复步骤S2，获得不同待焊接管板图案2的中心位置，并将所述待焊接管板图案2的中心位置存储在所述数据存储单元；
执行步骤S4：自动焊接装置14在所述运动控制系统15的控制下，并根据所述数据存储单元所存储的待焊接管板图案2的位置进行焊接。
综上所述，本发明基于结构光双目视觉传感的焊接装置采用双目视觉系统，并结合空间圆识别算法，可识别在一定倾角范围内的待焊接管板图案的中心，而不需要对工件进行精确水平调整，实现特征点快速、准确识别；另外，所述数据存储单元存储结构光扫描特征点的位置信息，提高了图像处理速度，大大地提高了系统管孔定位速度。
本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。
Claims (3)
1.一种基于结构光双目视觉传感的焊接装置的焊接方法，
所述基于结构光双目视觉传感的焊接装置包括：
安装支架，所述安装支架用于安装基于结构光双目视觉传感的焊接装置；
结构光发射器，用于对待焊接管板图案的中心位置进行定位，并活动设置在所述安装支架上；
数据存储单元，所述数据存储单元用于存储所述结构光发射器所获得的待焊接管板图案的位置信息；
双目视觉系统，所述双目视觉系统具有分别活动设置在所述结构光发射器两侧的第一视觉装置和第二视觉装置；
自动焊接装置，所述自动焊接装置根据所述数据存储单元存储的待焊接管板图案的位置进行管板焊接；以及，
运动控制系统，所述运动控制系统用于控制所述自动焊接装置在对所述待焊接管板图案进行焊接时的三自由度运动，
其特征在于，所述方法包括：
执行步骤S1：所述结构光发射器发射非重合且不平行的第一结构光和第二结构光，所述第一结构光与所述待焊接管板图案具有第一交点和第二交点，所述第二结构光与所述待焊接管板图案具有第三交点和第四交点；
执行步骤S2：定义由所述第一交点和所述第二交点构成的第一弦长和由所述第三交点和第四交点构成的第二弦长的垂直平分线之交点为所述待焊接管板图案的中心位置；
执行步骤S3：重复步骤S2，获得不同待焊接管板图案的中心位置，并将所述待焊接管板图案的中心位置存储在所述数据存储单元；
执行步骤S4：自动焊接装置在所述运动控制系统的控制下，并根据所述数据存储单元所存储的待焊接管板图案的位置进行焊接。
2.如权利要求1所述的基于结构光双目视觉传感的焊接装置的焊接方法，其特征在于，所述结构光发射器为激光发射器。
3.如权利要求1所述的基于结构光双目视觉传感的焊接装置的焊接方法，其特征在于，所述第一视觉装置和所述第二视觉装置为摄像头。
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