CN110421292A - 一种焊接机器人的对目标物体轮廓定位的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种焊接机器人的对目标物体轮廓定位的方法和装置，其特征在于，包括：结构光传感器，软件系统。所述结构光传感器是能够向指定方向发射结构光来获取深度信息的传感器。所述软件系统负责根据结构光传感器的数据来进行3D建模，能够框选缝隙或凹槽，并将框选结果的位置信息输出的系统。
Description
技术领域
本发明涉及焊接机器人领域，具体涉及一种焊接机器人的对目标物轮廓定位的方法和装置。
背景技术
本发明提供一种较简洁、较精确的焊接机器人的对目标物轮廓定位的方法和装置，以较快速的满足焊接机器人或焊接机器手臂对目标物体的测距建模需要，并在多数情况下避免对较常见需求环境（例如管道等）进行基于形状的额外的编程工作，并且能够在较复杂情况下对焊接模块提供稳定较小误差的焊接指导数据。
发明内容
一种焊接机器人的对目标物轮廓定位的装置，其特征在于，包括：结构光传感器，软件系统。
优选地，所述结构光传感器是能够向指定方向发射结构光来获取深度信息的传感器。
优选地，所述软件系统负责根据结构光传感器的数据来进行3D建模，能够框选缝隙或凹槽，并将框选结果的位置信息输出的系统。
优选地，所述软件系统可以连接电脑或\和手机等终端以便于进行操作和\或观察3D建模情况或\和框选要焊接的缝隙。
优选地，作为一种可选的实施方式，可以增加某种方向上的支架，以便于在某种方向或\和角度下支撑本发明装置。
优选地，作为一种可选的实施方式，可以在本发明装置上部署指定的校准刻度或校准标识（例如在统一的位置增加一个小红点或一个十字），以用来与执行焊接操作的装置计算相对偏移（位置偏移和轴向角度偏移）。
进一步地，求出来的相对位置偏移和轴向角度偏移可以输入到所述执行焊接操作的机器人装置中，以便对本发明装置提供的3D建模数据进行坐标系转换以得到执行焊接操作的机器人装置所使用的坐标系中的数据值。
优选地，所述结构光可以为呈条纹式、网格式、散斑式、编码式等图案。
优选地，作为一种可选的实施方式，对于本发明装置和所述执行焊接操作的机器人装置的相对位移和相对轴向角度是恒定的情况，可以将相对位移和相对轴向角度储存到配置文件中，通过软件系统的加载来避免反复重复的计算和设置所述执行焊接操作的机器人装置。
一种焊接机器人的对目标物轮廓定位的方法，其特征在于，包括：
步骤一：将本发明装置固定或摆放或移动到指定的位置（缝隙处或缝隙附近），然后使用结构光传感器收集深度信息。
步骤二：利用结构光传感器收集到的深度信息来建立模型信息（3D建模）。
步骤三：在软件系统中框选缝隙来指导焊接系统工作。
可选地，作为一种可选的实施方式，可以将本发明装置固定在某些特定形状的支架上以达到快速部署和\或保护设备的目的。
可选地，作为一种可选的实施方式，如果有多组本发明装置同时工作时，则按照每组本发明装置的相对位移和转角将模型信息转换后融合到同一个3D坐标系中。
可选地，作为一种可选的实施方式，如果有多组本发明装置同时工作时，软件系统会事先读取各个结构光传感器的相对位置，编号，相对角度等信息（相对点可以是本发明装置上的一个点也可以是空间中的点）。
进一步地，使用结构光传感器的深度信息进行3D建模，之后根据这个结构光传感器的编号找到相对位置和相对轴向转角（坐标系的坐标轴的角度差相关），进行坐标变换。
优选地，框选的是顶点，找到框选的顶点中间的缝隙（缝隙的界定是无顶点区域或出现3D空间中基于某个方向的断崖样式的区域）。
优选地，所述框选顶点或缝隙的方式也可以是通过电脑或者通过连接软件系统的手机或平板电脑。
可选地，作为一种可选的实施方式，区分出边缘和缝隙两种类型的顶点位置信息，将数据一并传递给焊接模块。
优选地，作为一种可选的实施方式，3D建模时可以根据结构光传感器的深度信息（通常是张图片）的每个四方形位置（每个位置可以是图片中的像素点）来建立两个三角形（四个点分布是四方形，建立两个三角形），以形成三角形带或三角形集合。
可选地，作为一种可选的实施方式，专门用来执行焊接操作的装置（所述执行焊接操作的机器人装置）可以部署在本发明装置边上，通过本发明装置上的校准标识与所述执行焊接操作的机器人装置上的校准标识来测量得到相对位移和\或相对轴向转角，将相对位移和\或相对轴向转角输入到所述执行焊接操作的机器人装置的软件系统中来做为3D建模数据坐标轴转换依据和实际执行焊接操作时的依据。
优选地，作为一种可选的实施方式，本发明也可用于焊接完成之后检查焊接表面的完成情况。
进一步地，作为一种可选的实施方式，检查焊接后的表面完成效果时，使用结构光传感器重新扫描相同位置，3D建模后按照框选区域与焊接前的3D建模数据进行顶点位置比较，如果仍然出现缝隙的说明焊接未完成。
进一步地，作为一种可选的实施方式，检查焊接后的表面完成效果时，使用结构光传感器重新扫描相同位置，也可以直接使用框选范围所示的深度信息与焊接前的深度信息进行比较，来检测焊接未完成。
优选地，作为一种可选的实施方式，可以将本发明装置的包围盒输入到所述执行焊接操作的机器人装置中以避免机器手臂出现碰撞。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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1一种放在管道上方的支架的形状和样式示意图，顶视图（类似折叠凳去掉一面的形状）。
图2一种放在管道一侧的支架的形状和样式示意图，侧视图（前视图）。
图3一种放在管道一侧的支架的形状和样式示意图，侧视图（前视图）。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
步骤1：选择合适的支架，安装本发明装置。
步骤2：所述执行焊接操作的机器人装置部署在本发明装置边上，根据本发明装置上的校准标识与所述执行焊接操作的机器人装置上的校准标识来测量得到相对位移和\或相对轴向转角，将相对位移和\或相对轴向转角输入到所述执行焊接操作的机器人装置的软件系统中，来做为3D建模数据坐标轴转换依据和实际执行焊接操作时的模型数据依据。
步骤3：本发明装置根据收集到的深度数据来进行3D建模，并对需要焊接的缝隙进行框选和点选，之后将3D建模信息和框选信息传送给所述执行焊接操作的机器人装置，在所述执行焊接操作的机器人装置的软件系统中对3D信息按照之前输入的相对位移和\或相对轴向转角来进行坐标变换，之后的结果用以指导所述执行焊接操作的机器人装置来工作。
步骤4：所述执行焊接操作的机器人装置可以根据框选出来的缝隙的位置（边缘的每个顶点的坐标位置）来知道具体执行焊接的位置，以便进行焊接操作。
实施例2
步骤1：选择合适的支架，安装（并固定）本发明装置，在支架上安装（并固定）所述执行焊接操作的机器人装置。
步骤2：根据本发明装置上的校准标识与所述执行焊接操作的机器人装置上的校准标识来测量得到相对位移和\或相对轴向转角，将相对位移和\或相对轴向转角输入到所述执行焊接操作的机器人装置的软件系统中，来做为3D建模数据坐标轴转换依据和实际执行焊接操作时的模型数据依据。
步骤3：本发明装置根据收集到的深度数据来进行3D建模，并对需要焊接的缝隙进行框选或\和点选，之后将3D建模信息和框选信息传送给所述执行焊接操作的机器人装置，在所述执行焊接操作的机器人装置的软件系统中对3D信息按照之前输入的相对位移和\或相对轴向转角来进行坐标变换，之后的结果用以指导所述执行焊接操作的机器人装置来工作。
进一步地，对于新的部署位置直接将支架（上面固定着本发明装置和所述执行焊接操作的机器人装置）提过去，由于本发明装置和所述执行焊接操作的机器人装置相对位置没有发生改变，所以不需要重新测量本发明装置和相对位置和所述执行焊接操作的机器人装置的相对轴向角度。
步骤4：所述执行焊接操作的机器人装置可以根据框选出来的缝隙的位置（边缘的每个顶点的坐标位置）来知道具体执行焊接的位置，以便进行焊接操作。
步骤5：焊接完成后，可以在每个建模过的位置重新使用结构光传感器扫描和建模，与之前的3D建模信息和框选信息比较，来自动判断是否焊接完成。
以上是本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不应局限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此本发明的保护范围应以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种焊接机器人的对目标物体轮廓定位的装置，其特征在于，包括：结构光传感器，软件系统；
所述结构光传感器是能够向指定方向发射结构光来获取深度信息的传感器；
所述软件系统负责根据结构光传感器的数据来进行3D建模，能够框选缝隙或凹槽，并将框选结果的位置信息输出的系统。
2.一种焊接机器人的对目标物体轮廓定位的方法，其特征在于，包括：
步骤一：将本发明装置固定或摆放或移动到指定的位置（缝隙处或缝隙附近），然后使用结构光传感器收集深度信息；
步骤二：利用结构光传感器收集到的深度信息来建立模型信息（3D建模）；
步骤三：在软件系统中框选缝隙来指导焊接系统工作。
3.根据权利要求2所述的“步骤一”，其特征在于，将本发明装置固定或摆放或移动到指定的位置（缝隙处或缝隙附近），然后使用结构光传感器收集深度信息，包括：
作为一种可选的实施方式，可以将本发明装置固定在某些特定形状的支架上以达到快速部署和\或保护设备的目的。
4.根据权利要求2所述的“步骤二”，其特征在于，利用结构光传感器收集到的深度信息来建立模型信息（3D建模），包括：
作为一种可选的实施方式，如果有多组本发明装置同时工作时，则按照每组本发明装置的相对位移和相对轴向转角将模型信息转换后融合到同一个3D坐标系中；
作为一种可选的实施方式，如果有多组本发明装置同时工作时，软件系统会事先读取各个结构光传感器的相对位置，编号，相对角度等信息（相对点可以是本发明装置上的一个点也可以是空间中的点）；
进一步地，使用结构光传感器的深度信息进行3D建模，之后根据这个结构光传感器的编号找到相对位置和朝向，进行坐标变换。
5.根据权利要求2所述的“步骤三”，其特征在于，在软件系统中框选缝隙来指导焊接系统工作，包括：
框选的是顶点，找到框选的顶点中间的缝隙（缝隙的界定是无顶点区域或出现3D空间中基于某个方向的断崖形状的区域）；
作为一种可选的实施方式，区分出边缘和缝隙两种数据的顶点位置信息，将数据一并传递给焊接模块。
6.一种计算机可读写介质，其上存储有计算机程序和相关数据，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现本发明的相关计算功能和内容。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
一个或多个显卡（可选）；
存储装置，用于存储一个或多个程序。
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