CN108381068A - 一种焊接机械手焊缝图像伺服示教装置及示教方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种焊接机械手焊缝图像伺服示教装置及示教方法，利用工业视觉传感器，在分辨率允许的视场范围内，定高度伺服定点采集待焊接工件的焊缝信息，通过对视觉传感器的标定，辨别视场范围内的焊缝走向和宽度信息，然后将图像测量结果反馈给自动伺服焊接系统，通过提取焊缝特征后，自动生成该焊缝所需要的姿态、角度、速度、电流大小；采用平面移动摄像头图像采集焊缝信息，利用激光点沿第一次图像提取的焊缝位置行走后采集的带光点、焊缝的图像精确修正焊缝位置，将跟踪焊缝的坐标数值拟合为线段，能根据线段的形状、宽度信息得到包括焊枪姿态和角度、电流、电压、速度。

Description

一种焊接机械手焊缝图像伺服示教装置及示教方法

技术领域

本发明涉及焊接机械手自动焊接技术领域，具体涉及一种焊接机械手焊缝图像伺服示教装置及示教方法。

背景技术

在焊接机械手自动焊接场合，为了让焊接焊枪沿着焊缝行走焊接，自动焊接前操作人员必须示教机器人焊枪的轨迹。操作人员进行示教时必须输入焊接程序，焊枪姿态和角度，电流、电压、速度等焊接条件。因此，示教操作人员必须充分掌握焊接知识和焊接技巧，且耗时长、易出错，所以面向多品种少批量产品焊接时，该手工示教方法尤为不利。

(一)解决的技术问题

本发明为了克服上述现有技术的缺陷问题，提供一种焊接机械手焊缝图像伺服示教装置及示教方法，利用工业视觉传感器，在分辨率允许的视场范围内，定高度伺服定点采集待焊接工件的焊缝信息，通过对视觉传感器的标定，辨别视场范围内的焊缝走向和宽度信息，然后将图像测量结果反馈给自动伺服焊接系统，通过提取焊缝特征后，自动生成该焊缝所需要的姿态、角度、速度、电流大小。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种焊接机械手焊缝图像伺服示教装置，包括示教工件定位台、焊接伺服系统和示教控制系统，焊接伺服系统和示教控制系统安装在示教工件定位台上方，示教控制系统与焊接伺服系统相连，用于控制焊接伺服系统；示教工件定位台由示教摄像头、原点定位传感器和具有两方向平面定标线平台组成；焊接伺服系统包括机械手伺服运动系统、焊接与示教装置，机械手伺服运动系统、焊接与示教装置相连；示教控制系统包括示教激光器；示教摄像头安装于机械手伺服运动系统的机械手前上端，原点定位传感器和待焊接工件放置于具有两方向平面定标线平台上；焊接与示教装置置于示教工件定位台工件上方，焊接与示教装置包括焊枪与送丝机构，焊枪固定在机械手伺服运动系统上，送丝机构与送丝机相连；示教控制系统中的示教激光器安装在焊枪前方位置。

一种焊接机械手焊缝图像伺服示教方法，包括以下步骤：

S1、开始将安装有示教摄像头和示教矫正用激光器的机械手先回到原点定位传感器设定的两方向机械原点，打开示教摄像头采集焊缝和焊接平台上两方向平面定标线，并将图像采集点视野内焊缝边界点作为下一步示教摄像头移动到达的图像采集点，再次采集焊缝信息，直到采集完所有焊缝信息；

S2、通过示教控制系统提取焊缝和定标线平面尺寸和位置信息，与两方向的固定定标线比较后，得出焊缝的绝对位置和平面尺寸信息，以数据表格的形式存储于数据库中；

S3、驱动机械手伺服运动系统从原点出发，按照数据表中存储的焊缝示教路径伺服运动，使示教控制系统中安装在焊枪前方位置的示教激光器照射于焊缝之上，并在沿焊缝行走示教的过程中摄取图像，将图像中的激光光点与焊缝之间的误差作为矫正示教路线的数据，存储于数据库中；

S4、将步骤S3中数据作为矫正步骤S2产生并存储于数据表格中的焊缝位置和平面尺寸信息依据，作为最后自动跟踪焊缝的坐标数值；

S5、将最后自动跟踪焊缝的坐标数值拟合为线段，根据线段的形状、宽度信息得到包括焊枪姿态和角度、电流、电压、速度焊接条件的焊接程序，完成智能示教的全过程。

(三)有益效果

本发明的有益效果：一种焊接机械手焊缝图像伺服示教装置及示教方法，利用工业视觉传感器，在分辨率允许的视场范围内，定高度伺服定点采集待焊接工件的焊缝信息，通过对视觉传感器的标定，辨别视场范围内的焊缝走向和宽度信息，然后将图像测量结果反馈给自动伺服焊接系统，通过提取焊缝特征后，自动生成该焊缝所需要的姿态、角度、速度、电流大小；采用平面移动摄像头图像采集焊缝信息，利用激光点沿第一次图像提取的焊缝位置行走后采集的带光点、焊缝的图像精确修正焊缝位置，将跟踪焊缝的坐标数值拟合为线段，能根据线段的形状、宽度信息得到包括焊枪姿态和角度、电流、电压、速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明装置结构图；

图2为焊接与示教装置结构图；

图3为本发明方法流程图；

相关元件符号说明：

1、示教工件定位台；11、平面定标线平台；12、原点定位传感器；13、示教摄像头；2、焊接伺服系统；21、焊接与示教装置；211、焊枪；212、送丝机构；22、机械手伺服运动系统；3、示教控制系统；31、示教激光器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1、图2，一种焊接机械手焊缝图像伺服示教装置，包括示教工件定位台1、焊接伺服系统2和示教控制系统3，焊接伺服系统2和示教控制系统3安装在示教工件定位台1上方，示教控制系统3与焊接伺服系统2相连，用于控制焊接伺服系统2。示教工件定位台1由示教摄像头13、原点定位传感器12和具有两方向平面定标线平台11组成；焊接伺服系统2包括机械手伺服运动系统22、焊接与示教装置21，机械手伺服运动系统22、焊接与示教装置21相连；示教控制系统3包括示教激光器31。示教摄像头13安装于机械手伺服运动系统22的机械手前上端，示教摄像头13平面伺服运动由机械手伺服机构承担；原点定位传感器12和待焊接工件放置于具有两方向平面定标线平台11上；焊接与示教装置21置于示教工件定位台1工件上方，焊接与示教装置21包括焊枪211与送丝机构212，焊枪211固定在机械手伺服运动系统22上，送丝机构212与送丝机相连；示教控制系统3中的示教激光器31安装在焊枪211前方位置。

结合流程图3，一种焊接机械手焊缝图像伺服示教方法，包括以下步骤：

S1、开始将安装有示教摄像头和示教矫正用激光器的机械手先回到原点定位传感器设定的两方向机械原点，打开示教摄像头采集焊缝和焊接平台上两方向平面定标线，并将图像采集点视野内焊缝边界点作为下一步示教摄像头移动到达的图像采集点，再次采集焊缝信息，直到采集完所有焊缝信息；

S2、通过示教控制系统提取焊缝和定标线平面尺寸和位置信息，与两方向的固定定标线比较后，得出焊缝的绝对位置和平面尺寸信息，以数据表格的形式存储于数据库中；

S3、驱动机械手伺服运动系统从原点出发，按照数据表中存储的焊缝示教路径伺服运动，使示教控制系统中安装在焊枪前方位置的示教激光器照射于焊缝之上，并在沿焊缝行走示教的过程中摄取图像，将图像中的激光光点与焊缝之间的误差作为矫正示教路线的数据，存储于数据库中；

S4、将步骤S3中数据作为矫正步骤S2产生并存储于数据表格中的焊缝位置和平面尺寸信息依据，作为最后自动跟踪焊缝的坐标数值；

S5、将最后自动跟踪焊缝的坐标数值拟合为线段，根据线段的形状、宽度信息得到包括焊枪姿态和角度、电流、电压、速度焊接条件的焊接程序，完成智能示教的全过程。

综上所述，本发明实施例，焊接机械手焊缝图像伺服示教装置及示教方法，利用工业视觉传感器，在分辨率允许的视场范围内，定高度伺服定点采集待焊接工件的焊缝信息，通过对视觉传感器的标定，辨别视场范围内的焊缝走向和宽度信息，然后将图像测量结果反馈给自动伺服焊接系统，通过提取焊缝特征后，自动生成该焊缝所需要的姿态、角度、速度、电流大小；采用平面移动摄像头图像采集焊缝信息，利用激光点沿第一次图像提取的焊缝位置行走后采集的带光点、焊缝的图像精确修正焊缝位置，将跟踪焊缝的坐标数值拟合为线段，能根据线段的形状、宽度信息得到包括焊枪姿态和角度、电流、电压、速度。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种焊接机械手焊缝图像伺服示教装置，其特征在于：包括示教工件定位台、焊接伺服系统和示教控制系统，焊接伺服系统和示教控制系统安装在示教工件定位台上方，示教控制系统与焊接伺服系统相连，用于控制焊接伺服系统；示教工件定位台由示教摄像头、原点定位传感器和具有两方向平面定标线平台组成；焊接伺服系统包括机械手伺服运动系统、焊接与示教装置，机械手伺服运动系统、焊接与示教装置相连；示教控制系统包括示教激光器；示教摄像头安装于机械手伺服运动系统的机械手前上端，原点定位传感器和待焊接工件放置于具有两方向平面定标线平台上；焊接与示教装置置于示教工件定位台工件上方，焊接与示教装置包括焊枪与送丝机构，焊枪固定在机械手伺服运动系统上，送丝机构与送丝机相连；示教控制系统中的示教激光器安装在焊枪前方位置。

2.一种焊接机械手焊缝图像伺服示教方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、开始将安装有示教摄像头和示教矫正用激光器的机械手先回到原点定位传感器设定的两方向机械原点，打开示教摄像头采集焊缝和焊接平台上两方向平面定标线，并将图像采集点视野内焊缝边界点作为下一步示教摄像头移动到达的图像采集点，再次采集焊缝信息，直到采集完所有焊缝信息；

S2、通过示教控制系统提取焊缝和定标线平面尺寸和位置信息，与两方向的固定定标线比较后，得出焊缝的绝对位置和平面尺寸信息，以数据表格的形式存储于数据库中；

S3、驱动机械手伺服运动系统从原点出发，按照数据表中存储的焊缝示教路径伺服运动，使示教控制系统中安装在焊枪前方位置的示教激光器照射于焊缝之上，并在沿焊缝行走示教的过程中摄取图像，将图像中的激光光点与焊缝之间的误差作为矫正示教路线的数据，存储于数据库中；

S4、将步骤S3中数据作为矫正步骤S2产生并存储于数据表格中的焊缝位置和平面尺寸信息依据，作为最后自动跟踪焊缝的坐标数值；

S5、将最后自动跟踪焊缝的坐标数值拟合为线段，根据线段的形状、宽度信息得到包括焊枪姿态和角度、电流、电压、速度焊接条件的焊接程序，完成智能示教的全过程。