CN108747110B - 一种通过图像识别自动定位焊接系统 - Google Patents
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Abstract
一种图像识别自动定位焊接方法：第一步：对系统进行初始化；第二步：控制焊接设备沿主梁运动，判断是否到达主梁尽头，如果没到达主梁尽头则焊接设备持续运动并通过成像设备对筋板进行识别，如果识别到筋板执行下一步，如果没识别到筋板继续运动；焊接设备到达主梁尽头工作停止；第三步：通过成像设备识别筋板焊缝位置，并控制焊接设备移动至焊缝位置；第四步：控制焊接设备的焊枪对焊缝进行焊接操作，焊接完成后返回第二步；相对于现有技术本发明，1、通过图像识别实现筋板焊缝的自动定位技术。2、能够有效的完成起重机梁盒内缝自动焊接。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过图像识别自动定位焊接系统。
背景技术
起重机梁盒内部筋板尺寸相对较小，均匀排布于梁盒内部，一直以来主要是依靠人工焊接，由于梁盒内部空间狭小，焊接人员需要匍匐趴在梁盒内进行焊接，焊接条件十分艰苦，狭小空间内产生的焊烟积于梁盒内部对人体有很大危害，此外，人工焊接生产效率低，焊接质量不易保证。为改善工人工作条件，欲设计一种基于图像识别的机器人焊接控制技术以实现梁盒内部筋板焊缝（即梁盒内缝）自动定位焊接。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种通过图像识别自动定位焊接系统。
本发明的技术方案具体为：
一种图像识别自动定位焊接方法：
第一步：对系统进行初始化；
第二步：控制焊接设备沿主梁运动，判断是否到达主梁尽头，如果没到达主梁尽头则焊接设备持续运动并通过成像设备对筋板进行识别，如果识别到筋板执行下一步，如果没识别到筋板继续运动；焊接设备到达主梁尽头工作停止；
第三步：通过成像设备识别筋板焊缝位置，并控制焊接设备移动至焊缝位置；
第四步：控制焊接设备的焊枪对焊缝进行焊接操作，焊接完成后返回第二步；
其中识别过程采用模板匹配识别算法，成像设备的图像与存储器中的模板进行对比，图像与模板匹配时则完成图像的识别。
进一步的：所述第二步筋板焊缝位置的识别通过以下过程实现：通过图像处理器获得筋板宽度在画面中宽度方向上所占的像素数量，利用筋板宽度在画面中宽度方向上所占的像素数量除以筋板宽度，求出单位距离所占像素数量，根据图像处理器获得的焊缝距离图像中心在宽度方向上的像素数量，利用焊缝距离图像中心在宽度方向上的像素数量与单位距离所占像素数量相乘计算出图像中心距离焊缝中心的距离。
进一步的：所述筋板宽度在系统初始化时进行手动输入。
一种存储器：当存储器中存储的指令被执行时，使得所述权利要求1-3任一方法被执行。
一种通过图像识别自动定位焊接系统：具有PLC、伺服驱动装置、HMI、图像处理器、存储器、成像设备；HMI用于对PLC进行数据输入，PLC控制伺服驱动装置，伺服驱动装置驱动控制焊接设备，成像设备所摄制的图像经由图像处理器处理后传入PLC，存储器连接图像处理器和PLC，其中存储器为权利要求4所述存储器。
进一步的：所述成像设备安装在焊接设备的焊枪上。
相对于现有技术，本发明的技术效果为，1、通过图像识别实现筋板焊缝的自动定位技术。2、能够有效的完成起重机梁盒内缝自动焊接。
附图说明
图1是本发明的系统结构图。
具体实施方式
一种图像识别自动定位焊接方法：
第一步：对系统进行初始化；
第二步：控制焊接设备沿主梁运动，判断是否到达主梁尽头，如果没到达主梁尽头则焊接设备持续运动并通过成像设备对筋板进行识别，如果识别到筋板执行下一步，如果没识别到筋板继续运动；焊接设备到达主梁尽头工作停止；
第三步：通过成像设备识别筋板焊缝位置，并控制焊接设备移动至焊缝位置；
第四步：控制焊接设备的焊枪对焊缝进行焊接操作，焊接完成后返回第二步；
其中识别过程采用模板匹配识别算法，成像设备的图像与存储器中的模板进行对比，图像与模板匹配时则完成图像的识别。
其中第二步筋板焊缝位置的识别通过以下过程实现：通过图像处理器获得筋板宽度在画面中宽度方向上所占的像素数量，利用筋板宽度在画面中宽度方向上所占的像素数量除以筋板宽度，求出单位距离所占像素数量，根据图像处理器获得的焊缝距离图像中心在宽度方向上的像素数量，利用焊缝距离图像中心在宽度方向上的像素数量与单位距离所占像素数量相乘计算出图像中心距离焊缝中心的距离。所述筋板宽度在系统初始化时进行手动输入。
如附图1所示，一种通过图像识别自动定位焊接系统：具有PLC、伺服驱动装置、HMI、图像处理器、存储器、成像设备；HMI用于对PLC进行数据输入，PLC控制伺服驱动装置，伺服驱动装置驱动控制焊接设备，成像设备所摄制的图像经由图像处理器处理后传入PLC，当存储器中存储的指令被执行时，使得所述一种通过图像识别自动定位焊接系统执行上述方法，所述存储器连接图像处理器和PLC。
所述成像设备安装在焊接设备的焊枪上。
上述HMI为人机界面。
整个焊接系统包括成像处理和焊接设备进行焊接工作两部分。筋板成像处理主要是通过对筋板成像的画面数据进行分析计算，以准确确定筋板和焊缝所在位置，并反馈给PLC控制器；焊接设备主要执行其接收到的运行命令，PLC控制整个设备运行，到筋板焊缝位置进行焊接工作。
操作HMI启动焊接设备，焊接设备上的成像装置跟随焊接设备的焊枪沿着梁盒长度方向运行，对梁盒内部进行成像处理并识别梁盒内部筋板，若成像的画面中存在筋板，图像处理器将筋板在画面中的成像像素数量经过算法计算，换算出筋板焊缝位置数据，其中算法具体过程为通过计算筋板的宽度在画面中所占的像素数量，以及单位距离所占像素数量，最终换算成焊缝位置与画面中心的差值，然后将该位置数据发送给PLC，PLC发出相应的运行命令及运行距离，并将该运行命令与运行距离传送给伺服驱动装置，伺服驱动装置依据PLC提供的命令带动焊接设备前行，并指挥焊枪准确运行到筋板焊缝所在位置进行焊接工作。
焊接设备启动后，沿主梁长度方向运行，当成像设备扫描到筋板时，焊接设备驱动装置执行其接收到的运行命令和距离，准确定位运行到筋板焊缝所在位置，此时焊接设备的焊枪已对准筋板焊缝，然后执行焊缝的焊接工作，当此条焊缝焊接完成后，焊接设备的焊枪退出主梁，并沿主梁方向继续运行，直到成像设备自动识别到下一个筋板，焊接设备再次执行该焊接工作，后续过程重复执行此工艺流程。直到焊接设备接触到主梁尽头的接近开关，接近开关发送信号至PLC，PLC通过接近开关信号判断焊接设备移动到主梁尽头，停止整个系统工作。
其中整个焊接工作过程如下：
第一步：安装各机构硬件，接好各机构的外部线路，然后将焊接设备的焊接方法下载到存储器中，并设定成像设备参数及数据滤波处理算法；
第二步：操作HMI，启动设备，让焊接设备沿梁盒水平方向运行，成像设备实时扫描，当设备扫描到的画面中有筋板存在时，图像处理器立即对所拍摄到的画面按预先设定好的算法进行处理（通过计算筋板的宽度在画面中所占的像素数量，得出单位距离所占像素数量，最终换算成筋板焊缝与画面中心的差值），然后得出筋板焊缝距焊接设备焊枪中心的实际距离差，并将此数据发送给PLC；
第三步：PLC对接收到的距离数据进行滤波处理，发出焊接设备的运行命令和运行距离，并将命令和距离传送给伺服驱动装置，从而实现高精度自动定位，准确找到筋板焊缝的位置。
第四步：焊接设备准确定位到筋板焊缝位置，此时焊枪已对准所需执行焊接工作的焊缝，然后执行焊接工作，当焊缝焊接工作完成后，焊接设备继续沿主梁方向运行，当成像设备自动识别定位到下一筋板时，焊接设备再次执行焊接工作，直至将梁盒内筋板焊缝全部焊接完成，结束此次自动运行。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种图像识别自动定位焊接方法，其特征在于：
第一步：对系统进行初始化；
第二步：控制焊接设备沿主梁运动，判断是否到达主梁尽头，如果没到达主梁尽头则焊接设备持续运动并通过成像设备对筋板进行识别，如果识别到筋板执行下一步，如果没识别到筋板继续运动；焊接设备到达主梁尽头工作停止；
第三步：通过成像设备识别筋板焊缝位置，并控制焊接设备移动至焊缝位置；
第四步：控制焊接设备的焊枪对焊缝进行焊接操作，焊接完成后返回第二步；
其中，筋板识别过程采用模板匹配识别算法，成像设备的图像与存储器中的模板进行对比，图像与模板匹配时则完成图像的识别；
操作HMI启动焊接设备，焊接设备上的成像设备跟随焊接设备的焊枪沿着梁盒长度方向运行，对梁盒内部进行成像处理并识别梁盒内部筋板，若成像的画面中存在筋板，图像处理器将筋板在画面中的成像像素数量经过算法计算，换算出筋板焊缝位置数据；所述第三步筋板焊缝位置的识别通过以下过程实现：通过图像处理器获得筋板宽度在画面中宽度方向上所占的像素数量，利用筋板宽度在画面中宽度方向上所占的像素数量除以筋板宽度，求出单位距离所占像素数量，根据图像处理器获得的焊缝距离图像中心在宽度方向上的像素数量，利用焊缝距离图像中心在宽度方向上的像素数量与单位距离所占像素数量相除计算出图像中心距离焊缝中心的距离；
焊接设备启动后，沿主梁长度方向运行，当成像设备扫描到筋板时，焊接设备驱动装置执行其接收到的运行命令和距离，准确定位运行到筋板焊缝所在位置，此时焊接设备的焊枪已对准筋板焊缝，然后执行焊缝的焊接工作，当此条焊缝焊接完成后，焊接设备的焊枪退出主梁，并沿主梁方向继续运行，直到成像设备自动识别到下一个筋板，焊接设备再次执行该焊接工作，后续过程重复执行此工艺流程。
2.如权利要求1所述的一种图像识别自动定位焊接方法，其特征在于：所述筋板宽度在系统初始化时进行手动输入。
3.一种实现权利要求1所述焊接方法的图像识别自动定位焊接系统，其特征在于：具有PLC、伺服驱动装置、HMI、图像处理器、存储器、成像设备；HMI用于对PLC进行数据输入，PLC控制伺服驱动装置，伺服驱动装置驱动控制焊接设备，成像设备所摄制的图像经由图像处理器处理后传入PLC，存储器连接图像处理器和PLC。
4.如权利要求3所述的一种图像识别自动定位焊接系统，其特征在于：所述成像设备安装在焊接设备的焊枪上。
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