CN108857130A - 一种基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法，包括如下步骤：S110.获取至少一个包含工件外形的二维图像数据；S120.根据至少一个二维图像数据建立该工件的三维图像数据；S130.根据三维图像数据进行检索匹配，获得该工件上的焊接点位置数据；S140.控制机械臂根据焊接点位置数据对工件进行精准定位。本发明机械臂精准定位焊接方法解决现有技术中手工焊接或自动焊接的精准度不能满足昂贵工件的加工要求的技术问题，达到了了全自动、高精度、识别准确的机械全自动工件焊接加工的技术效果。
Description
技术领域
本发明属于制造领域，涉及到的3D定位技术，具体涉及一种基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法。
背景技术
在人为加工工件的过程中，由于人为手工操作缺乏较高的准确性，且存在其他影响准确性的不稳定因素，因此相比于机械自动化操作，人为手工操作加工的方式难以避免地在加工某些昂贵的工件发生失误，或者由于人工操作的焊接程度不够精准，导致昂贵工件的加工质量不足以支撑大型工程的使用。所以现有技术通常采用机器执行加工操作。
但是，即使现有技术的机器在操作过程中，也有很多操作会造成不可挽回的损失，将加工精度较低的工件应用到船体以后会发生故障，直接影响到船体的运行。，因此亟需一种适用于昂贵工件加工的具有更高精度的加工定位方法
发明内容
为克服现有技术中的问题，本发明提出的一种基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法，包括如下步骤：
S110.获取至少一个包含工件外形的二维图像数据；
S120.根据至少一个二维图像数据建立该工件的三维图像数据；
S130.根据三维图像数据进行检索匹配，获得该工件上的焊接点位置数据；
S140.控制机械臂根据焊接点位置数据对工件进行精准定位。
本发明提出的所述基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法中，所述获取至少一个包含工件外形的二维图像数据，包括：
S111.在一机械臂的前端设置一摄像机；
S112.控制所述机械臂移动至工件处，通过拍摄该工件获得一二维图像数据；
S113.判断是否满足三维成像的需要；若否，则调整所述机械臂相对于工件的角度，重新进行S112从又一拍摄角度获得又一二维图像数据，直至满足三维成像的需求后退出。
本发明提出的所述基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法中，使用的摄像机为工业CMOS摄像机。
本发明提出的所述基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法中，所述根据三维图像数据进行检索匹配之间进一步包括：S100.构建一包含至少一个工件的三维图像数据的数据库，三维图像数据包括个工件上至少一个焊接点位置数据。
本发明提出的所述基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法中，所述根据三维图像数据进行检索匹配包括：
S131.采集该工件的三维图像数据中用于匹配的特征点数据；
S132.根据特征点数据在数据库内进行检索，获得匹配结果。
本发明提出的所述基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法中，所述控制机械臂根据焊接点位置数据对工件进行精准定位焊接，包括：
S141.连续获取机械臂与工件的二维图像；
S142.对每个帧数的二维图像进行识别，获得机械臂与工件之间的相对位置数据；
S143.根据焊接点位置数据比较相对位置数据，判断机械臂上的焊枪是否位于焊接点；如否，则调整机械臂与工件的相对位置并重新进行S141，直至判断焊枪位于焊接点。
本发明提出的所述基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法中，所述控制机械臂根据焊接点位置数据对工件进行精准定位之后，进一步包括：S150.在焊接点位置进行精准焊接。
本发明提出的所述基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法中，所述在焊接点位置进行精准焊接包括：根据焊接点位置设定焊接长度和焊接路径，使用送丝机进行自动地精准焊接。
本发明提出的所述基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法中，所述机械臂型号为6轴的焊接机械臂，型号为HY1006A-144。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明通过在焊接数据库中充实各种工件的各角度图片，建立模型，在三爪焊接机器人的结合部添加摄像头，以便对工件进行扫描，对每个帧数的图像进行识别，使用匹配算法来对工件的位置进行匹配。建立焊接现场模型，通过对焊接现场中工件的定位，来获取数字图像，然后根据预先设置好的点位进行焊接，启动焊接电源，还规定焊接长度，焊接路径，使用送丝机进行自动焊接，解决现有技术中手工焊接或自动焊接的精准度不能满足昂贵工件的加工要求的技术问题，达到了了全自动、高精度、识别准确的机械全自动工件焊接加工的技术效果。
附图说明
图1为本发明基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明提出的基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
如图1所示，本发明提出的一种基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法，包括如下步骤：
S110.获取至少一个包含工件外形的二维图像数据；
S120.根据至少一个二维图像数据建立该工件的三维图像数据；
S130.根据三维图像数据进行检索匹配，获得该工件上的焊接点位置数据；
S140.控制机械臂根据焊接点位置数据对工件进行精准定位。
本发明提出的所述基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法中，所述获取至少一个包含工件外形的二维图像数据，包括：
S111.在一机械臂的前端设置一摄像机；
S112.控制所述机械臂移动至工件处，通过拍摄该工件获得一二维图像数据；
S113.判断是否满足三维成像的需要；若否，则调整所述机械臂相对于工件的角度，重新进行S112从又一拍摄角度获得又一二维图像数据，直至满足三维成像的需求后退出。
本发明提出的所述基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法中，使用的摄像机为工业CMOS摄像机。
本发明提出的所述基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法中，所述根据三维图像数据进行检索匹配之间进一步包括：S100.构建一包含至少一个工件的三维图像数据的数据库，三维图像数据包括个工件上至少一个焊接点位置数据。
本发明提出的所述基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法中，所述根据三维图像数据进行检索匹配包括：
S131.采集该工件的三维图像数据中用于匹配的特征点数据；
S132.根据特征点数据在数据库内进行检索，获得匹配结果。
本发明提出的所述基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法中，所述控制机械臂根据焊接点位置数据对工件进行精准定位焊接，包括：
S141.连续获取机械臂与工件的二维图像；
S142.对每个帧数的二维图像进行识别，获得机械臂与工件之间的相对位置数据；
S143.根据焊接点位置数据比较相对位置数据，判断机械臂上的焊枪是否位于焊接点；如否，则调整机械臂与工件的相对位置并重新进行S141，直至判断焊枪位于焊接点。
本发明提出的所述基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法中，所述控制机械臂根据焊接点位置数据对工件进行精准定位之后，进一步包括：S150.在焊接点位置进行精准焊接。
本发明提出的所述基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法中，所述在焊接点位置进行精准焊接包括：根据焊接点位置设定焊接长度和焊接路径，使用送丝机进行自动地精准焊接。
本发明提出的所述基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法中，所述机械臂型号为6轴的焊接机械臂，型号为HY1006A-144。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明通过在焊接数据库中充实各种工件的各角度图片，建立模型，在三爪焊接机器人的结合部添加摄像头，以便对工件进行扫描，对每个帧数的图像进行识别，使用匹配算法来对工件的位置进行匹配。建立焊接现场模型，通过对焊接现场中工件的定位，来获取数字图像，然后根据预先设置好的点位进行焊接，启动焊接电源，还规定焊接长度，焊接路径，使用送丝机进行自动焊接，解决现有技术中手工焊接或自动焊接的精准度不能满足昂贵工件的加工要求的技术问题，达到了了全自动、高精度、识别准确的机械全自动工件焊接加工的技术效果。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
S110.获取至少一个包含工件外形的二维图像数据；
S120.根据至少一个二维图像数据建立该工件的三维图像数据；
S130.根据三维图像数据进行检索匹配，获得该工件上的焊接点位置数据；
S140.控制机械臂根据焊接点位置数据对工件进行精准定位。
2.根据权利要求1所述的基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法，其特征在于，所述获取至少一个包含工件外形的二维图像数据，包括：
S111.在一机械臂的前端设置一摄像机；
S112.控制所述机械臂移动至工件处，通过拍摄该工件获得一二维图像数据；
S113.判断是否满足三维成像的需要；若否，则调整所述机械臂相对于工件的角度，重新进行S112从又一拍摄角度获得又一二维图像数据，直至满足三维成像的需求后退出。
3.根据权利要求2所述的基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法，其特征在于，使用的摄像机为工业CMOS摄像机。
4.根据权利要求1所述的基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法，其特征在于，所述根据三维图像数据进行检索匹配之间进一步包括：
S100.构建一包含至少一个工件的三维图像数据的数据库，三维图像数据包括个工件上至少一个焊接点位置数据。
5.根据权利要求4所述的基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法，其特征在于，所述根据三维图像数据进行检索匹配包括：
S131.采集该工件的三维图像数据中用于匹配的特征点数据；
S132.根据特征点数据在数据库内进行检索，获得匹配结果。
6.根据权利要求1所述的基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法，其特征在于，所述控制机械臂根据焊接点位置数据对工件进行精准定位焊接，包括：
S141.连续获取机械臂与工件的二维图像；
S142.对每个帧数的二维图像进行识别，获得机械臂与工件之间的相对位置数据；
S143.根据焊接点位置数据比较相对位置数据，判断机械臂上的焊枪是否位于焊接点；如否，则调整机械臂与工件的相对位置并重新进行S141，直至判断焊枪位于焊接点。
7.根据权利要求1所述的基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法，其特征在于，所述控制机械臂根据焊接点位置数据对工件进行精准定位之后，进一步包括：
S150.在焊接点位置进行精准焊接。
8.根据权利要求7所述的基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法，其特征在于，所述在焊接点位置进行精准焊接包括：根据焊接点位置设定焊接长度和焊接路径，使用送丝机进行自动地精准焊接。
9.根据权利要求1-8之任一项所述的基于图像帧位处理的船舶通用结构件三维定位方法，其特征在于，所述机械臂型号为6轴的焊接机械臂，型号为HY1006A-144。
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