CN107150339A - 用于探伤机器人在金属板双侧激光跟踪同步的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于探伤机器人在金属板双侧激光跟踪同步的装置和方法，该装置包括分别设置在待测金属板两侧对称位置的第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统、远端控制中心，第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统均包括云台、设置在所述云台上中心处跟踪相机、位于跟踪相机上方的激光测距仪、连接并控制所述跟踪相机、激光测距仪的跟踪处理器。第一激光跟踪定位系统、第二激光跟踪定位系统分别实现对两侧机器人跟踪，获取水平角度α、垂直角度β、距离L并发送给远程控制中心。远端控制中心根据数据计算出两侧机器人坐标和位置差，控制机器人实现在金属面两侧的同步。可以应用于金属面和焊缝探伤等领域，实现机器人的自动化工作。

Description

用于探伤机器人在金属板双侧激光跟踪同步的装置和方法

技术领域

本发明属于机器人跟踪定位领域，涉及一种用于探伤机器人在金属板双侧激光跟踪同步的装置和方法。

背景技术

近年来，特种设备数量不断高速增长。这就对保证特种设备高质量、高效率、高水平的检验检测提出了新的挑战。目前，国内外大型球罐、立式储罐等在役承压设备的自动化检测工艺装备存在空白，且现有的检测机器人对内部焊缝检测的灵活性相对不足，不能满足需求。在使用机器人进行焊缝检测时，如使用X射线进行检测时，应当保证射线发射机器人与成像机器人的相对准确地同步移动，以保证有效地成像。

如专利号为ZL200510018933.4公开的一种检测机器人，对于大型球罐、立式储罐由于无法定位在被检测物体上，无法实现检测。如申请号为201410005169.6公开的一种储罐焊缝X射线检测机器人，只能够实现横向与纵向移动，不能任意方向移动或旋转，灵活性不足，且需要额外的部件来辅助以实现机器人的移动与定位。

机器人定位跟踪一直是比较困难的，因为机器人处于位子不断变化状态。要实现对机器人的精确位置的跟踪和定位，利用激光跟踪仪成为一种很好的手段。激光跟踪仪通过激光的发射和接受计算出位置距离坐标，可以实现对机器人的定位和跟踪。激光跟踪仪系统可以实现对机器人位置的实时确定，获取实时位置信息。

发明内容

技术问题：本发明提供一种利用跟踪云台实现跟踪定位和测量的用于探伤机器人在金属板双侧激光跟踪同步的装置和方法。

技术方案：本发明的用于探伤机器人在金属板双侧激光跟踪同步的装置，包括分别设置在待测金属板两侧的第一激光跟踪定位系统、第二激光跟踪定位系统、远端控制中心，所述的第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统均包括云台、设置在所述云台上端中心处的跟踪相机、位于跟踪相机上方的激光测距仪、连接并控制所述跟踪相机、激光测距仪的跟踪处理器。

进一步，本发明装置中，所述第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统的云台相对于待测金属板对称设置。

进一步，本发明装置中，所述的第一激光跟踪定位系统、第二激光跟踪定位系统的跟踪相机分别用以获取主机器人、从机器人的图像并发送给对应的跟踪处理器，跟踪处理器用以调节云台的水平角度和垂直角度使机器人处于跟踪相机画面的中心点并记录云台的水平角度α、垂直角度值β，激光测距仪用以测量机器人和云台的距离L并发送给跟踪处理器，跟踪处理器还用以发送水平角度α、垂直角度β、距离L数据给远程控制中心。

进一步，本发明装置中，所述远端控制中心建立以第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统的云台建立第一坐标系和第二坐标系，并根据第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统发送的水平角度α、垂直角度β、距离L计算主出机器人、从机器人的坐标；远端控制中心同时还计算待测金属板两侧机器人的位置差值并控制主机器人运动至与从机器人处于壁面两侧相对称的位置。

本发明的用于探伤机器人在金属板双侧激光跟踪同步的定位方法，包括以下步骤：

步骤10)将第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统的跟踪相机安装在云台上端中心处，激光测距仪安装在跟踪相机正上方，云台分别安装在待测金属板两侧相对的位置；

步骤20)第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统分别对主机器人、从机器人跟踪，获取对应的水平角度α、垂直角度β、距离L并发送给远程控制中心；

步骤30)远端控制中心建立以第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统的云台建立第一坐标系和第二坐标系，并根据接收到的数据计算主机器人、从机器人的坐标；

步骤40)远端控制中心根据主机器人和从机器人的坐标和几何关系计算位置差值并控制从机器人运动实现和主机器人两侧处于壁面相对位置，实现双车同步。

本发明中，远程控制中心和所述的第一激光跟踪定位系统、第二激光跟踪定位系统、通过无线建立通讯，并和主机器人、从机器人通过无线相连。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明的技术方案可以实现对金属板(球罐、柱罐)无法通过光电、穿透方法定位情况下，实现探伤机器人在金属壁面两侧跟踪同步。

在金属板(球罐、柱罐)双侧定位方面一直存在难以定位或定位不准的问题，并且本发明通过激光定位系统实现对探伤机器人位置的精确跟踪，建立内外坐标系并计算出两侧机器人的坐标，进而实现两探伤机器人在金属板(球罐、柱罐)两侧位置同步，为机器人在两侧同步探伤工作提供跟踪定位。

附图说明

图1是本发明装置的示意图。

图2是本发明结构组成图。

图3是本发明的跟踪同步方法的流程图。

图4是本发明的实例组成图。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。

本发明的用于探伤机器人在金属板双侧激光跟踪同步的装置，包括分别设置在待测金属板两侧的第一激光跟踪定位系统、第二激光跟踪定位系统、远端控制中心，所述的第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统均包括云台、设置在所述云台上端中心处的跟踪相机、位于跟踪相机上方的激光测距仪、连接并控制所述跟踪相机、激光测距仪的跟踪处理器。远程控制中心和所述的第一激光跟踪定位系统、第二激光跟踪定位系统、通过无线建立通讯，并和主机器人、从机器人通过无线相连。第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统的云台相对于待测金属板对称设置。第一激光跟踪定位系统、第二激光跟踪定位系统的跟踪相机分别获取主机器人、从机器人的图像并发送给对应的跟踪处理器，跟踪处理器调节云台的水平角度和垂直角度使机器人处于跟踪相机画面的中心点并记录云台的水平角度α、垂直角度值β，激光测距仪用以测量机器人和云台的距离L并发送给跟踪处理器，跟踪处理器发送水平角度α、垂直角度β、距离L数据给远程控制中心。

本发明的优选实施例中，所述远端控制中心建立以第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统的云台建立第一坐标系和第二坐标系，并根据第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统发送的水平角度α、垂直角度β、距离L计算主出机器人、从机器人的坐标；远端控制中心同时还计算待测金属板两侧机器人的位置差值并控制主机器人运动至与从机器人处于壁面两侧相对称的位置。

本发明的具体实施例如下：

如图4所示，本发明实例为使用了两台永磁铁吸附的探伤机器人，探伤机器人可以再金属壁面上吸附和运行，分别为主机器人和从机器人；第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统的跟踪相机采用USB工业相机，激光测距仪为KLH-01T型激光测距传感器，跟踪处理器采用WAFER-945GSE2工控主板；远端控制中心采用HPZBOOK15工作站，通过WiFi连接通讯。

探伤机器人在金属板双侧激光跟踪同步具体流程为：

步骤10)将第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统的跟踪相机安装在云台上端中心处，激光测距仪安装在跟踪相机正上方，云台分别安装在待测金属板两侧相对的位置，USB工业相机和跟踪处理器通过USB连接，激光测距仪和跟踪处理器通过RS232通讯；

步骤20)第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统分别对主机器人、从机器人跟踪，获取对应的水平角度α、垂直角度β、距离L并发送给远程控制中心；

步骤30)远端控制中心建立以第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统的云台建立第一坐标系和第二坐标系，并根据接收到的数据计算主机器人、从机器人的坐标；

步骤40)主机器人根据运动命令运行，远端控制中心根据主机器人和从机器人的坐标和几何关系计算位置差值并控制从机器人运动实现和主机器人两侧处于壁面相对位置，实现双车同步。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于探伤机器人在金属板双侧激光跟踪同步的装置，其特征在于，该装置包括分别设置在待测金属板两侧的第一激光跟踪定位系统、第二激光跟踪定位系统、远端控制中心，所述的第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统均包括云台、设置在所述云台上端中心处的跟踪相机、位于跟踪相机上方的激光测距仪、连接并控制所述跟踪相机、激光测距仪的跟踪处理器。

2.根据权利要求1所述的用于探伤机器人在金属板双侧激光跟踪同步的装置，其特征在于，所述第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统的云台相对于待测金属板对称设置。

3.根据权利要求1或2所述的用于探伤机器人在金属板双侧激光跟踪同步的装置，其特征在于，所述的第一激光跟踪定位系统、第二激光跟踪定位系统的跟踪相机分别用以获取主机器人、从机器人的图像并发送给对应的跟踪处理器，跟踪处理器用以调节云台的水平角度和垂直角度使机器人处于跟踪相机画面的中心点并记录云台的水平角度α、垂直角度值β，激光测距仪用以测量机器人和云台的距离L并发送给跟踪处理器，跟踪处理器还用以发送水平角度α、垂直角度β、距离L数据给远程控制中心。

4.根据权利要求3所述的用于探伤机器人在金属板双侧激光跟踪同步的装置，其特征在于，所述远端控制中心建立以第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统的云台建立第一坐标系和第二坐标系，并根据第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统发送的水平角度α、垂直角度β、距离L计算主出机器人、从机器人的坐标；

远端控制中心同时还计算待测金属板两侧机器人的位置差值并控制主机器人运动至与从机器人处于壁面两侧相对称的位置。

5.一种用于探伤机器人在金属板双侧激光跟踪同步的定位方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤10)将第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统的跟踪相机安装在云台上端中心处，激光测距仪安装在跟踪相机正上方，云台分别安装在待测金属板两侧相对的位置；

步骤20)第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统分别对主机器人、从机器人跟踪，获取对应的水平角度α、垂直角度β、距离L并发送给远程控制中心；

步骤30)远端控制中心建立以第一激光跟踪定位系统和第二激光跟踪定位系统的云台建立第一坐标系和第二坐标系，并根据接收到的数据计算主机器人、从机器人的坐标；

步骤40)远端控制中心根据主机器人和从机器人的坐标和几何关系计算位置差值并控制从机器人运动实现和主机器人两侧处于壁面相对位置，实现双车同步。