CN108907455A - 一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于激光‑可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统与方法，所述系统包括：51单片机、ZLDS200激光传感器、3CPU‑4微程序控制器、交流伺服电机、焊接机器人、图像识别融合传感器、可见光图像收集装置、可见光图像融合装置以及可见光图像显示屏。所述的基于激光‑可见光融合视觉技术的焊缝跟踪方法包括以下步骤：利用51单片机控制可见光图像收集装置进行图像参数、特征采集，进行显著性融合后对比筛选，选出最佳图像输入可见光图像显示屏中，将图像识别进行像素级、特征极、决策级融合焊接机器人，操作焊接机器人完成焊接跟踪。本发明将焊缝图像识别与机器人运动控制技术相结合，有效解决焊缝自动提取和智能跟踪。

Description

一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统与方法
技术领域
本发明涉及焊接跟踪技术领域，具体为一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统与方法。
背景技术
在焊接操作过程中，克服焊接过程中焊缝质量对焊工的经验依赖性、周围环境(强弧光辐射、高温、烟尘、飞溅、坡口状况)、加工误差、夹具装夹精度、表面状态和工件热变形等的影响，其实际焊接条件的变化往往会导致焊炬偏离焊缝，从而造成焊接质量下降甚至失败。因此设计一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统与方法提高焊接质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统与方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统，包括51单片机、ZLDS200激光传感器、3CPU-4微程序控制器、交流伺服电机、焊接机器人、图像识别融合传感器、可见光图像收集装置、可见光图像融合装置以及可见光图像显示屏；其中：
所述ZLDS200激光传感器、3CPU-4微程序控制器由下至上电性连接于51单片机左侧，所述焊接机器人电性连接于3CPU-4微程序控制器左侧，所述交流伺服电机电性连接于3CPU-4微程序控制器上侧，所述可见光图像收集装置、可见光图像融合装置、可见光图像显示屏由下至上电性连接于51单片机右侧，所述可见光图像收集装置与ZLDS200激光传感器电性连接，所述可见光图像显示屏与图像识别融合传感器电性连接，所述焊接机器人电性连接于图像识别融合传感器左侧。
优选的是，所述3CPU-4微程序控制器由控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三部分组成。
优选的是，所述51单片机设置有外接石英晶体和外接微调电容，所述51单片机内部设置有振荡器，其振荡频率为6M～12M。
优选的是，所述焊接机器人采用一体化焊钳结构，所述焊接机器人设置有7-22个轴。
本发明还提供一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪方法，具体包括以下步骤：
步骤(1)利用51单片机控制可见光图像收集装置进行成像收集、采集图像参数以及图像特征提取；
步骤(2)利用51单片机控制可见光图像融合装置将收集的图像参数、特征进行若干组显著性融合，得到图像后进行对比筛选，选出最佳图像输入可见光图像显示屏中；
步骤(3)根据可见光图像显示屏中显示图像，检测实际焊接空间位置偏移量参数；
步骤(4)将显示图像识别进行像素级、特征极、决策级融合焊接机器人，对焊接机器人进行焊接电源、连接法兰、装接焊枪等预处理；
步骤(5)利用51单片机控制ZLDS200激光传感器、3CPU-4微程序控制器调控焊接机器人手臂角度，操作焊接机器人连接法兰上的焊枪对准焊接位置，校正焊接机器人偏移量后，进行精确焊接，最后完成焊接跟踪。
优选的是，所述步骤(2)中，其中所述对比方法包括拉普拉斯金字塔变换LP、离散小波变换DWT、Curvelet变化以及非下采样轮廓波变换NSCT。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统将焊缝图像识别与机器人运动控制技术相结合，有效解决焊缝自动提取和智能跟踪，校正实际焊接偏离量，大幅度提高焊接总体质量水平。
附图说明
图1是本发明一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统的整体结构示意图；
图2是本发明一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪方法的流程图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
实施例一
请参阅图1，本实施例提供一种技术方案：一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统，包括51单片机、ZLDS200激光传感器、3CPU-4微程序控制器、交流伺服电机、焊接机器人、图像识别融合传感器、可见光图像收集装置、可见光图像融合装置以及可见光图像显示屏；其中：
所述ZLDS200激光传感器、3CPU-4微程序控制器由下至上电性连接于51单片机左侧，所述焊接机器人电性连接于3CPU-4微程序控制器左侧，所述交流伺服电机电性连接于3CPU-4微程序控制器上侧，所述可见光图像收集装置、可见光图像融合装置、可见光图像显示屏由下至上电性连接于51单片机右侧，所述可见光图像收集装置与ZLDS200激光传感器电性连接，所述可见光图像显示屏与图像识别融合传感器电性连接，所述焊接机器人电性连接于图像识别融合传感器左侧。
该种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统利用激光-可见光融合视觉进行焊缝检测校准，提高焊接质量，采用三级图像识别与焊接机器人融合，将焊缝图像识别与机器人运动控制技术相结合，有效解决焊缝自动提取和智能跟踪，焊接实用性增强。
实施例二
请参阅图2，本实施例提供一种技术方案：一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪方法，具体包括以下步骤：
利用振荡频率11M的51单片机控制可见光图像收集装置进行成像，并同时采集图像参数与图像特征提取，51单片机控制可见光图像融合装置将收集的图像参数、特征进行15组显著性融合，利用非下采样轮廓波变换(NSCT)计算法，得到图像后利用进行对比筛选，利用对数变换模型对选出最佳图像进行灰度拉伸调整，得到实际图像输入可见光图像显示屏中，根据可见光图像显示屏中显示的图像，检测实际焊接空间位置偏移量参数，将显示图像识别进行像素级、特征极、决策级融合焊接机器人，对焊接机器人进行装接焊枪处理，利用51单片机控制ZLDS200激光传感器检测焊接途径图像，并利用3CPU-4微程序控制器调控焊接机器人焊接操作，通过对比焊接途径图像与实际图像，利用51单片机控制ZLDS200激光传感器、3CPU-4微程序控制器调控焊接机器人手臂角度，操作焊接机器人连接法兰上的焊枪对准焊接位置，校正焊接机器人偏移量后，进行精确焊接，最后完成焊接跟踪。
实施例三
请参阅图2，本实施例提供一种技术方案：一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪方法，具体包括以下步骤：
利用振荡频率7M的51单片机控制可见光图像收集装置进行成像，并同时采集图像参数与图像特征提取，51单片机控制可见光图像融合装置将收集的图像参数、特征进行20组显著性融合，利用拉普拉斯金字塔变换(LP)计算法，得到图像后利用进行对比筛选，选出最佳图像输入可见光图像显示屏中，根据可见光图像显示屏中显示图像，检测实际焊接空间位置偏移量参数，将显示图像识别进行像素级、特征极、决策级融合焊接机器人，对焊接机器人进行法兰安装，并通过法兰连接焊钳，利用51单片机控制ZLDS200激光传感器发射激光检测焊接途径，并利用3CPU-4微程序控制器调控焊接机器人焊接操作，利用51单片机控制ZLDS200激光传感器、3CPU-4微程序控制器调控焊接机器人手臂角度，操作焊接机器人连接法兰上的焊枪对准焊接位置，校正焊接机器人偏移量后，进行精确焊接，最后完成焊接跟踪作业。
本发明提供的一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪方法，可以高效利用融合视觉技术将焊接轨迹完美呈现，具有很强的抗干扰能力，不仅操作方便，而且工作效率高，实用性强。
优选的是，所述3CPU-4微程序控制器由控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三部分组成。
优选的是，所述51单片机设置有外接石英晶体和外接微调电容，所述51单片机内部设置有振荡器，其振荡频率为6M～12M。
优选的是，所述焊接机器人采用一体化焊钳结构，所述焊接机器人设置有7-22个轴。
优选的是，其中所述对比方法包括拉普拉斯金字塔变换LP、离散小波变换DWT、Curvelet变化以及非下采样轮廓波变换NSCT。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统，其特征在于，所述系统包括51单片机、ZLDS200激光传感器、3CPU-4微程序控制器、交流伺服电机、焊接机器人、图像识别融合传感器、可见光图像收集装置、可见光图像融合装置以及可见光图像显示屏；其中：
所述ZLDS200激光传感器、3CPU-4微程序控制器由下至上电性连接于51单片机左侧，所述焊接机器人电性连接于3CPU-4微程序控制器左侧，所述交流伺服电机电性连接于3CPU-4微程序控制器上侧，所述可见光图像收集装置、可见光图像融合装置、可见光图像显示屏由下至上电性连接于51单片机右侧，所述可见光图像收集装置与ZLDS200激光传感器电性连接，所述可见光图像显示屏与图像识别融合传感器电性连接，所述焊接机器人电性连接于图像识别融合传感器左侧。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统，其特征在于：所述3CPU-4微程序控制器由控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三部分组成。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统，其特征在于：所述51单片机设置有外接石英晶体和外接微调电容，所述51单片机内部设置有振荡器，其振荡频率为6M～12M。
4.根据权利要求1所述的一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统，其特征在于：所述焊接机器人采用一体化焊钳结构，所述焊接机器人设置有7-22个轴。
5.一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤(1)利用51单片机控制可见光图像收集装置进行成像收集、采集图像参数以及图像特征提取；
步骤(2)利用51单片机控制可见光图像融合装置将收集的图像参数、特征进行若干组显著性融合，得到图像后进行对比筛选，选出最佳图像输入可见光图像显示屏中；
步骤(3)根据可见光图像显示屏中显示图像，检测实际焊接空间位置偏移量参数；
步骤(4)将显示图像识别进行像素级、特征极、决策级融合焊接机器人，对焊接机器人进行焊接电源、连接法兰、装接焊枪等预处理；
步骤(5)利用51单片机控制ZLDS200激光传感器、3CPU-4微程序控制器调控焊接机器人手臂角度，操作焊接机器人连接法兰上的焊枪对准焊接位置，校正焊接机器人偏移量后，进行精确焊接，最后完成焊接跟踪。
6.根据权利要求5所述的一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪方法，其特征在于：所述步骤(2)中，其中所述对比方法包括拉普拉斯金字塔变换LP、离散小波变换DWT、Curvelet变化以及非下采样轮廓波变换NSCT。
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