CN106996741A - 基于机器视觉的三维焊后焊缝应力处理系统 - Google Patents

基于机器视觉的三维焊后焊缝应力处理系统 Download PDF

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罗来武
华亮
田肖杰
任晓琳
张旭
赵辉
李鹏飞
陆燕娟
籍美琴
贺元龙
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Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的三维焊后焊缝应力处理系统，由驱动机构，十字滑块，旋转机构，双摄头采集装置构成；步进电机驱动十字滑块进行焊后焊缝的精密定位，伺服直流电机控制机器人本体运动；旋转装置与十字滑块配合实现三维运动；驱动机构、十字滑块、旋转机构及双摄像头采集装置配合实现超声波冲击枪在三维空间内的精准追踪及应力处理。本发明有效地解决传统焊后处理中精度低、效率低及无法多方位处理焊缝的问题，提高了焊后焊缝的质量。

Description

基于机器视觉的三维焊后焊缝应力处理系统
技术领域
本发明涉及一种基于机器视觉的三维焊后焊缝应力处理系统，特别是涉及基于双摄像头模块的三维追踪及应力处理技术。
背景技术
在现代焊接工程中，手工处理焊缝是工人通过眼睛观察来了解实际焊缝位置并适时调整焊后处理机器的位置、姿态和速度，以此适应焊缝轨迹的变化；焊后人工检测是利用量规、量尺、低倍放大镜等工具，用肉眼对焊接状况进行检测，以此判断焊缝处理效果。这种方法人力需求高，安全度低，检测精度低，耗时长，检测结果取决于人的主观判断, 降低了生产效率, 增加了不合格产品的数量。
目前所研制的机器人在追踪处理方面，大部分局限于二维平面，使用范围小，角度窄，灵活性差。例如，现有专利中，其跟踪处理技术建立的是平面X-Y直角坐标系统，无法对立体空间的焊缝进行处理，此种二维跟踪处理技术存在着缺陷。
发明内容
为了弥补手工处理焊缝人力需求高、安全度低、检测精度低、耗时长、生产效率低等缺陷，解决现有机器人在追踪处理时运动范围小，角度窄，灵活性差等问题，本发明提供一种基于机器视觉的三维焊后焊缝应力处理系统，建立X-Y-Z空间直角坐标系，实现三维应力消除的功能，并通过双摄像头装置对焊后焊缝位置进行准确跟踪。
本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：
一种基于机器视觉的三维焊后焊缝应力处理系统，其特征是：包括底架，底架的底部装有伺服电机驱动的前、后轮；十字滑块通过纵向丝杆、横向丝杆分别与驱动十字滑块纵向运动、横向运动的第一步进电机驱动装置、第二步进电机驱动装置连接，第一步进电机驱动装置、第二步进电机固定在L型支架上，L型支架的底部设置在底架上；作为旋转装置的舵机固定在十字滑块上，超声波冲击枪固定在舵机的机座上；
双摄像采集装置固定在后轮上方延伸出的不锈钢板上双摄像采集装置包括两个摄像头，两个摄像头与超声波冲击枪在同一平面；其中第一摄像头朝向超声波冲击枪方向，与水平面成45度夹角向下；第二摄像头与超声波冲击枪反向，且与水平面重合。
底架上设有光控灯及光照强度传感器。
两个摄像头均有FIFO存储器来缓冲数据，摄像头拍摄超声波冲击枪处理过的焊缝，采集图像信息，并发送至上位机分析其图像特征。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本焊后焊缝三维追踪及应力处理装置采用双摄像头系统对焊缝和超声波冲击枪的位置及焊后效果进行检测，固定在不锈钢板上的一个摄像头检测焊缝和超声波冲击枪的相对位置，并将信息反馈给处理器以作出判断；另一个摄像头用于拍摄超声波冲击枪处理过的焊缝，采集图像信息，将信息发送至上位机分析其图像特征，判断处理效果是否符合标准，有效地消除了传统焊接中人力需求高、安全度低、检测精度低、耗时长、生产效率低等缺点，由此可以使焊接质量得到了保证。本焊后焊缝三维追踪及应力处理装置还采用十字滑块、旋转机构和机器人驱动结构对焊后焊缝进行一种全自动多方位焊后焊缝追踪及应力处理，通过多模块的协调运作，可方便地根据实际焊缝的形状、位置选取处理的方式，尤其是能够将高于平面内的焊缝进行精确的追踪与合适的处理，有效的解决了平面焊缝追踪机器人无法解决多方位焊缝的缺陷，使焊后焊缝的质量得到保证。
附图说明
图1为本发明装置的整体结构图；
图2为本发明装置的侧视图；
图3位本发明装置的双摄像头部分的结构图。
具体实施方式
一种基于机器视觉的三维焊后焊缝应力处理系统，包括底架，底架的底部装有伺服电机8驱动的前、后轮；十字滑块3通过纵向丝杆、横向丝杆分别与驱动十字滑块纵向运动、横向运动的第一步进电机驱动装置2-1、第二步进电机驱动装置2-2连接，第一步进电机驱动装置、第二步进电机固定在L型支架10上，L型支架的底部设置在底架上；作为旋转装置的舵机4固定在十字滑块上，超声波冲击枪1固定在舵机的机座上；
十字滑块3的丝杆13通过联轴器14与步进电机驱动装置2-1、2-2连接，实现焊后焊缝的精密定位；伺服直流电机8控制处理装置本体运动，实现粗定位；通过步进电机驱动装置2-1、2-2驱动十字滑块3，实现超声波冲击枪1在X-Y平面内快速移动。
由旋转装置控制超声波冲击枪1在Z轴精确移动，实现三维空间的应力消除。
双摄像采集装置固定在后轮上方延伸出的20cm不锈钢板11上，两个摄像头5-1、5-2均有FIFO存储器6来缓冲数据，与超声波冲击枪1在同一平面，第一个摄像头5-1朝向超声波冲击枪1方向，与水平面成45度夹角向下，检测焊缝和超声波冲击枪的相对位置，并将信息反馈给处理器6以作出判断；第二个摄像头5-2与超声波冲击枪1反向，且与水平面重合，用于拍摄超声波冲击枪1处理过的焊缝，采集图像信息，并发送至上位机分析其图像特征，判断处理效果是否符合标准，如符合标准则完成工作，如不符合则重新处理。
底架上还可以设有光控灯7-1及光照强度传感器7-2。图中还有稳压电源9、12。

Claims (3)

1.一种基于机器视觉的三维焊后焊缝应力处理系统，其特征是：包括底架，底架的底部装有伺服电机驱动的前、后轮；十字滑块通过纵向丝杆、横向丝杆分别与驱动十字滑块纵向运动、横向运动的第一步进电机驱动装置、第二步进电机驱动装置连接，第一步进电机驱动装置、第二步进电机固定在L型支架上，L型支架的底部设置在底架上；作为旋转装置的舵机固定在十字滑块上，超声波冲击枪固定在舵机的机座上；
双摄像采集装置固定在后轮上方延伸出的不锈钢板上双摄像采集装置包括两个摄像头，两个摄像头与超声波冲击枪在同一平面；其中第一摄像头朝向超声波冲击枪方向，与水平面成45度夹角向下；第二摄像头与超声波冲击枪反向，且与水平面重合。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的三维焊后焊缝应力处理系统，其特征是：底架上设有光控灯及光照强度传感器。
3.根据权利要求1或2所述的基于机器视觉的三维焊后焊缝应力处理系统，其特征是：两个摄像头均有FIFO存储器来缓冲数据，第一个摄像头朝向超声波冲击枪方向，与水平面成45度夹角向下，检测焊缝和超声波冲击枪的相对位置，并将信息反馈给处理器以作出判断；第二个摄像头与超声波冲击枪1反向，且与水平面重合，用于拍摄超声波冲击枪处理过的焊缝，采集图像信息，并发送至上位机分析其图像特征。
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