CN104668738B - 交叉式双线激光视觉传感焊枪高度实时识别系统及识别方法 - Google Patents
交叉式双线激光视觉传感焊枪高度实时识别系统及识别方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104668738B CN104668738B CN201510050920.9A CN201510050920A CN104668738B CN 104668738 B CN104668738 B CN 104668738B CN 201510050920 A CN201510050920 A CN 201510050920A CN 104668738 B CN104668738 B CN 104668738B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- welding gun
- workpiece
- line generator
- video camera
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
- B23K9/126—Controlling the spatial relationship between the work and the gas torch
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
- B23K9/127—Means for tracking lines during arc welding or cutting
- B23K9/1272—Geometry oriented, e.g. beam optical trading
- B23K9/1274—Using non-contact, optical means, e.g. laser means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
交叉式双线激光视觉传感焊枪高度实时识别系统及识别方法,系统包括:交叉式双线激光视觉传感器、焊枪、计算机等;传感器固定在焊枪的右侧且与计算机相连,其正下方为工件。传感器由分布于摄像机两侧的左线激光器、右线激光器及前端滤光器组成;识别方法:对摄像机视场角α、两激光器的激光面夹角θ、摄像机焦点f至工件的初始高度h0、及到焊枪底端的距离ΔH等系统参数进行标定;两激光器以交叉方式将激光线投射至工件,焊枪处于检测位置Pi时,由摄像机采集图像送至计算机处理,获得图像中两激光线间的距离xi;焊枪高度hi为:hi=h0/(1‑xitan(θ/2)/(Nptan(α/2)))‑ΔH,重复上述步骤,可实时识别焊枪高度。本发明简单,识别速度快,精度高,特别适合焊缝跟踪时对焊枪高度实时识别要求。
Description
技术领域
本发明属于焊接技术领域,涉及机器人自动焊接时焊枪高度实时识别系统及识别方法。
背景技术
焊接自动化对于减轻工人劳动强度,提高焊接质量有着重要的意义。焊缝跟踪传感器是实现其自动化的重要部件,而视觉传感器是一种主要的焊缝跟踪传感器,目前视觉焊缝跟踪传感器主要用于焊缝偏差识别;但自动化焊接时,不仅需要识别焊缝偏差,而且需要实现焊枪的初始位置的自动识别,对于易变形的薄板焊接还需要实时识别焊缝跟踪过程中高度变化。目前,焊枪初始位置高度识别完全依赖人工观察焊枪与焊缝位置来实现,该方法不仅效率、精度差;对于一些人不易到达的场合,如水下焊接、狭小空间中焊接及非连续性焊缝的焊枪初始位置识别更是连人工方法都无法实现。而对于焊接过程中焊枪高度的实时识别目前还没有,因此,提出一种能够自动、实时地识别焊枪高度的视觉传感器对于提高焊接智能化程度及焊接质量有着重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提出一种交叉式双线激光视觉传感焊枪高度实时识别系统及识别方法,实现焊枪初始高度与焊接过程中高度的实时识别。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的交叉式双线激光视觉传感焊枪高度实时识别系统包括交叉式双线激光视觉传感器(1)、焊枪(9)、计算机(11)等。焊枪(9)固定于交叉式双线激光视觉传感器(1)的左侧,工件(5)位于交叉式双线激光视觉传感器(1)的正下方。交叉式双线激光视觉传感器(1)由左线激光器(2)、右线激光器(4)、摄像机(3)及滤光器(10)组成,左线激光器(2)与右线激光器(4)布置在摄像机(3)的左右两侧,滤光器(10)布置于摄像机(3)前端,左线激光器(2)与右线激光器(4)发射的线激光交叉式投射至工件(5)上,右线激光器(4)投射的在工件(5)上的为线激光(7),左激光器(2)投射至工件(5)上的为线激光(8),摄像机(3)经滤光器(10)将投射至工件(5)上的图像采集至计算机(11)中。
本发明所述的交叉式双线激光视觉传感焊枪高度实时识别方法的具体实施步骤如下:
步骤1:对交叉式双线激光视觉传感器(1)的参数进行标定,其参数包括:摄像机(3)视场角α、左线激光器(2)与右线激光器(4)发射面间夹角θ、摄像机(3)焦点f相对工件(5)初始位置P0的高度h0、焊枪(9)底端与摄像机(3)焦点f间距离ΔH;
步骤2:左线激光器(2)与右线激光器(4)以交叉方式将激光线投射至工件(5)上;
步骤3:当焊枪(9)处理检测位置Pi时,由摄像机(3)将左线激光器(2)与右线激光器(4)投射至工件(5)上的图像采集至计算机(11);
步骤4:所采集图像经计算机图像处理后,获得图像中两激光线的距离xi;
步骤5:按照下列计算公式,计算该位置焊枪的高度hi:
hi=h0/(1-xitan(θ/2)/(Nptan(α/2)))-ΔH
其中,Np为采集图像宽度方向(垂直于两激光线的方向)像素个数。
步骤6:当需要继续计算下一位置焊枪(9)的高度时,重复步骤2-步骤5即可。
本发明方法在标定交叉式双线激光视觉传感器1基本参数后,只需对检测位置时的两线激光图像采集并处理获得其距离xi即可运用步骤(5)中公式计算得焊枪当前的高度;该方法简单、识别速度快、精度高,特别适合于焊缝自动焊缝时焊枪高度实时识别。
附图说明
图1为本发明的系统原理示意图。图中:1为交叉式双线激光视觉传感器;2为左线激光器;3为摄像机;4为右线激光器;5为工件;6为摄像机视场;7为右线激光器投射至工件5上的线激光;8为左线激光器投射至工件5上的线激光;9为焊枪;10为滤光器,11为计算机。
图2为本发明的计算模型图。图中:α为摄像机3的视场角;θ为两激光器发射的激光面间的夹角;f为摄像机3的焦点;P0为工件5初始位置;Pi为工件5处于检测时的位置;h0为摄像机3焦点f相对于工件5初始位置P0的高度;Δh为工件5的检测位置与初始位置间的高度差;ΔH为焊枪9底端与摄像机3焦点f间的距离;xi为采集图像中两激光线间的距离。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明所用交叉式双线激光视觉传感焊枪高度识别系统原理示意图,该识别系统包括:交叉式双线激光视觉传感器1、焊枪9、工件5及计算机11。焊枪9固定于交叉式双线激光视觉传感器1的左侧,工件5位于交叉式双线激光视觉传感器1的正下方。交叉式双线激光视觉传感器1由左线激光器2、右线激光器4、摄像机3及滤光器10组成,左线激光器2与右线激光器4布置在摄像机3的左右两侧,滤光器10布置于摄像机3前端,左线激光器2与右线激光器发射的线激光交叉式投射至工件5上,右线激光器4投射在工件5上的为线激光7,左线激光器2投射至工件5上的为线激光8,摄像机器的视场为6。摄像机3经滤光器10将投射至工件5上的图像采集至计算机11中。
图2为本发明的计算模型图,该计算模型图包括:摄像机3的视场角α、两激光器发射的激光面间的夹角θ、摄像机3的焦点f、工件5初始位置P0、工件5处于检测时的位置Pi、摄像机3焦点f相对于工件5初始位置P0的高度h0、工件5的检测位置与初始位置间的高度差Δh、焊枪9底端与摄像机3焦点f间的距离ΔH、采集图像中两激光线间的距离xi。焊枪9的高度实时识别具体步骤如下:
步骤1:对交叉式双线激光视觉传感器1的参数进行标定,其参数包括:摄像机3视场角α、左线激光器2与右线激光器4发射面间夹角θ、摄像机3焦点f相对工件5初始位置P0的高度h0、焊枪9底端与摄像机3焦点f间距离ΔH;
步骤2:左线激光器2与右线激光器4以交叉方式将激光线投射至工件5上;
步骤3:当焊枪9处理检测位置Pi时,由摄像机3将左线激光器2与右激光器4投射至工件5上的图像采集至计算机11;
步骤4:所采集图像经计算机11图像处理后,获得图像中两激光线的距离xi;
步骤5:按照本发明所提出的计算公式:
hi=h0/(1-xitan(θ/2)/(Nptan(α/2)))-ΔH,
Np:采集图像宽度方向(垂直于两激光线的方向)像素个数
步骤6:当需要继续计算下一位置焊枪9的高度时,重复步骤2-步骤5即可。
Claims (1)
1.交叉式双线激光视觉传感焊枪高度实时识别系统的识别方法,系统包括交叉式双线激光视觉传感器(1)、焊枪(9)、计算机(11);焊枪(9)固定于交叉式双线激光视觉传感器(1)的左侧,工件(5)位于交叉式双线激光视觉传感器(1)的正下方;交叉式双线激光视觉传感器(1)由左线激光器(2)、右线激光器(4)、摄像机(3)及滤光器(10)组成,左线激光器(2)与右线激光器(4)布置在摄像机(3)的左右两侧,滤光器(10)布置于摄像机(3)前端,左线激光器(2)与右线激光器(4)发射的线激光交叉式投射至工件(5)上,右线激光器(4)投射的在工件(5)上的为线激光(7),左激光器(2)投射至工件(5)上的为线激光(8),摄像机(3)经滤光器(10)将投射至工件(5)上的图像采集至计算机(11)中;其特征是步骤如下:
步骤1:对交叉式双线激光视觉传感器(1)的参数进行标定:摄像机(3)视场角α、左线激光器(2)与右线激光器(4)发射面间夹角θ、摄像机(3)焦点f相对工件(5)初始位置P0的高度h0、焊枪(9)底端与摄像机(3)焦点f间距离ΔH;
步骤2:左线激光器(2)与右线激光器(4)以交叉方式将激光线投射至工件(5)上;
步骤3:当焊枪(9)处理检测位置Pi时,由摄像机(3)将左线激光器(2)与右线激光器(4)投射至工件(5)上的图像采集至计算机(11);
步骤4:所采集图像经计算机图像处理后,获得图像中两激光线的距离xi;
步骤5:按照下列计算公式,计算该位置焊枪的高度hi:
hi=h0/(1-xitan(θ/2)/(Nptan(α/2)))-ΔH
其中,Np为采集图像垂直于两激光线方向的像素个数;
步骤6:当需要继续计算下一位置焊枪(9)的高度时,重复步骤2-步骤5。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510050920.9A CN104668738B (zh) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | 交叉式双线激光视觉传感焊枪高度实时识别系统及识别方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510050920.9A CN104668738B (zh) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | 交叉式双线激光视觉传感焊枪高度实时识别系统及识别方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104668738A CN104668738A (zh) | 2015-06-03 |
CN104668738B true CN104668738B (zh) | 2017-01-11 |
Family
ID=53304608
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510050920.9A Expired - Fee Related CN104668738B (zh) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | 交叉式双线激光视觉传感焊枪高度实时识别系统及识别方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104668738B (zh) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106077902B (zh) * | 2016-07-08 | 2018-02-27 | 湘潭大学 | 基于双激光雷达探测传感器的自动化焊接系统 |
CN106735749B (zh) * | 2016-12-22 | 2019-10-11 | 河北省自动化研究所 | 一种激光辅助焊缝智能寻迹系统 |
US10481577B2 (en) * | 2017-02-23 | 2019-11-19 | GM Global Technology Operations LLC | System and method for object distance detection and positioning |
CN106984926B (zh) * | 2017-05-03 | 2018-07-06 | 武汉科技大学 | 一种焊缝跟踪系统及焊缝跟踪方法 |
CN107283090A (zh) * | 2017-06-24 | 2017-10-24 | 江苏瑞伯特视觉科技股份有限公司 | 一种垂直双向焊缝跟踪传感器 |
KR102120414B1 (ko) * | 2017-11-30 | 2020-06-08 | 오성규 | 용접부위 형상과 3d 좌표 측정을 이용한 용접 자동화시스템 및 이를 이용한 용접 방법 |
US11301655B2 (en) * | 2017-12-15 | 2022-04-12 | Cognex Corporation | Vision imaging system having a camera and dual aimer assemblies |
CN108955550A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-12-07 | 西安理工大学 | 空气预热器弧形板与转子间隙可视化测量装置及其测量方法 |
CN108857152B (zh) * | 2018-06-14 | 2020-01-31 | 清华大学 | 基于复合激光结构光的全空间位姿检测视觉传感器装置 |
CN110340492B (zh) * | 2019-06-27 | 2024-03-19 | 深圳中集智能科技有限公司 | 深波陡坡焊缝双激光视觉跟踪焊接装置和焊接方法 |
CN112621033A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-04-09 | 北京博清科技有限公司 | 一种焊枪的定位方法、装置、设备和存储介质 |
CN112621034A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-04-09 | 北京博清科技有限公司 | 一种焊枪的定位方法、装置、设备和存储介质 |
CN114643448B (zh) * | 2022-05-19 | 2022-09-27 | 先富斯技术(武汉)有限公司 | 一种焊缝特征提取装置及方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100671019B1 (ko) * | 2005-06-30 | 2007-01-19 | 삼성중공업 주식회사 | 용접선 추적용 레이저 비전 센서 |
JP5343772B2 (ja) * | 2009-09-04 | 2013-11-13 | Jfeエンジニアリング株式会社 | 溶接用レーザ・視覚複合センサおよび溶接制御方法 |
KR20120132889A (ko) * | 2011-05-30 | 2012-12-10 | 대우조선해양 주식회사 | 용접선 추적이 가능한 잠호 용접 시스템 |
CN202278307U (zh) * | 2011-08-19 | 2012-06-20 | 广州有色金属研究院 | 一种可调式双线结构光焊缝跟踪视觉传感系统 |
CN102528231A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-07-04 | 南昌大学 | 一种用于焊缝跟踪的双线十字激光传感方法 |
-
2015
- 2015-02-02 CN CN201510050920.9A patent/CN104668738B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104668738A (zh) | 2015-06-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104668738B (zh) | 交叉式双线激光视觉传感焊枪高度实时识别系统及识别方法 | |
CA2973245C (en) | Synchronized image capture for welding machine vision | |
US11946882B2 (en) | Systems and methods for inspecting pipelines using a pipeline inspection robot | |
CN104002021A (zh) | 用于多层多道焊道自动识别与跟踪的装置 | |
CN102528231A (zh) | 一种用于焊缝跟踪的双线十字激光传感方法 | |
AU2010287026B2 (en) | Device and method for automatic multiple-bead welding | |
JP2009298012A (ja) | 液滴吐出検査装置、液滴吐出検査方法及び画像形成装置 | |
MX2018014750A (es) | Dispositivo y metodo de control de imagenes y vehiculos. | |
JP6203569B2 (ja) | 橋梁の損傷状態調査システム、橋梁の損傷状態調査方法および空中移動機器 | |
CN206684462U (zh) | 焊缝图像采集系统 | |
CN106392304A (zh) | 一种激光辅助焊缝智能寻迹系统及方法 | |
CN102455171A (zh) | 一种激光拼焊焊缝背面几何形貌检测方法及其实现装置 | |
KR101245767B1 (ko) | 파이프 용접선 추적 방법 및 그 시스템 | |
KR101487684B1 (ko) | 청소상태 측정장치 및 그 방법 | |
CN209894719U (zh) | 一种检测锂电池极片涂布层的检测机 | |
KR20130061567A (ko) | 무정지 검사를 위한 로봇 시스템 및 그 방법 | |
CN116952838A (zh) | 一种基于机器视觉的板材表面图像采集装置 | |
CN104002020B (zh) | 基于焊接熔池的数字相机自动对焦系统及其自动聚焦方法 | |
JP2007171018A (ja) | 物体位置認識方法及び物体位置認識装置 | |
CN203918185U (zh) | 基于焊接熔池的数字相机自动对焦系统 | |
CN106290384A (zh) | 无刷直流电机控制线路板在线检测识别方法 | |
KR101834447B1 (ko) | 작업 지시 장치 | |
CN114485390B (zh) | 一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置及方法 | |
CN107437261B (zh) | 深度图像获取方法 | |
CN105758867B (zh) | 一种高速的显微缺陷复查方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170111 Termination date: 20210202 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |