焊缝自动识别跟踪方法及自动焊接系统
技术领域
本发明涉及高端装备制造技术领域,具体涉及一种焊缝自动识别跟踪方法及自动焊接系统。
背景技术
在自动焊接系统进行实际焊接过程中,虽然焊缝激光条纹在角度、焊缝缝隙宽度等存在差异,但本质都属于同一类的焊缝类型,也可能相同类型的焊缝同时出现在激光焊缝跟踪仪传感器中,对识别正确的焊缝造成干扰,这时候需要添加焊缝参数来提高焊缝识别准确率。
现在的方法一般是通过电脑修改保存在激光焊缝跟踪仪中的焊缝图像特征参数,然后激光焊缝跟踪仪引导焊接机器人完成焊接操作;当焊接同一工件第二条相似焊缝时,不得不中断当前焊接过程,再次通过电脑修改激光焊缝跟踪仪中的焊缝图像特征参数以适配当前焊缝,操作过程复杂,效率较低且容易出错,在批量生产时该缺点更加明显。
发明内容
有鉴于此,本申请提供一种焊缝自动识别跟踪方法及自动焊接系统,能够解决或者至少部分解决上述存在的问题。
为解决以上技术问题,本发明提供的技术方案是一种焊缝自动识别跟踪方法,应用于自动焊接系统,所述自动焊接系统包括:焊缝参数设置装置、激光焊缝跟踪仪、焊接机器人示教器和焊接机器人,所述激光焊缝跟踪仪分别与所述焊接参数设置装置、所述焊接机器人示教器和所述焊接机器人建立通信,所述方法包括:
S11:通过所述焊缝参数设置装置连接到所述激光焊缝跟踪仪,根据待焊工件的各焊缝特征,在所述激光焊缝跟踪仪中设置多组焊缝图像特征参数,并为每组焊缝图像特征参数设置唯一的焊缝图像特征参数ID;
S12:通过所述焊接机器人示教器生成焊接执行指令并存储在所述焊接机器人中,所述焊接执行指令包含焊缝序号、焊缝类型和焊缝图像特征参数ID;
S13:所述焊接机器人依次读取焊接执行指令,将焊接执行指令中的焊缝类型和焊缝图像特征参数ID发送给所述激光焊缝跟踪仪;
S14:所述激光焊缝跟踪仪根据焊缝类型和焊缝图像特征参数ID引导所述焊接机器人完成焊缝焊接。
优选的,所述步骤S11的方法包括:
所述激光焊缝跟踪仪预设有焊缝类型列表,在每种焊缝类型下预设有焊缝图像特征参数列表;
通过所述焊缝参数设置装置读取所述激光焊缝跟踪仪中的焊缝类型列表和焊缝图像特征参数列表,根据待焊工件的各焊缝特征,在每种焊缝类型下建立1组或多组焊缝图像特征参数,并为每组焊缝图像特征参数设置唯一的焊缝图像特征参数ID存储在所述激光焊缝跟踪仪中。
优选的,所述步骤S12的方法包括:
根据待焊工件的工件特征和焊缝特征确定的焊接顺序,通过所述焊接机器人示教器生成焊接执行指令并存储在焊接机器人中,所述焊接执行指令包含焊缝序号、焊缝类型和焊缝图像特征参数ID。
优选的,所述步骤S14中激光焊缝跟踪仪根据焊缝类型和焊缝图像特征参数ID引导所述焊接机器人完成焊缝焊接的方法,包括:
所述激光焊缝跟踪仪根据焊缝类型和焊缝图像特征参数ID获取对应的焊缝图像特征参数;
所述激光焊缝跟踪仪根据焊缝图像特征参数识别确定待焊工件上的对应焊缝;
所述激光焊缝跟踪仪引导所述焊接机器人完成焊缝焊接。
优选的,所述激光焊缝跟踪仪根据焊缝图像特征参数识别确定待焊工件上的对应焊缝的方法包括:
所述激光焊缝跟踪仪读取焊缝图像特征参数中的有效区域参数,修改当前焊缝类型对应的算法计算区域;
所述激光焊缝跟踪仪读取焊缝图像特征参数中的探头曝光时间参数,设置当前激光焊缝跟踪仪探头曝光时间;
所述激光焊缝跟踪仪读取焊缝图像特征参数中的激光亮度参数,设置激光器亮度;
所述激光焊缝跟踪仪读取焊缝图像特征参数中的图像预处理方法参数,设置当前焊缝图像预处理方法;
所述激光焊缝跟踪仪读取焊缝图像特征参数中的焊缝间隙参数,设置当前焊缝间隙参数;
所述激光焊缝跟踪仪读取焊缝图像特征参数中的激光条纹夹角参数,设置当前焊缝的激光条纹夹角参数;
所述激光焊缝跟踪仪根据焊缝图像特征参数中的有效区域参数、探头曝光时间参数、激光亮度参数、图像预处理方法参数、焊缝间隙参数和激光条纹夹角参数中的一者或者多者识别确定待焊工件上的对应焊缝。
本发明还提供一种自动焊接系统,包括:焊缝参数设置装置、激光焊缝跟踪仪、焊接机器人示教器和焊接机器人,所述激光焊缝跟踪仪分别与所述焊接参数设置装置、所述焊接机器人示教器和所述焊接机器人建立通信,其中,
所述焊缝参数设置装置用于连接到激光焊缝跟踪仪,根据待焊工件的各焊缝特征,在所述激光焊缝跟踪仪中设置多组焊缝图像特征参数,并为每组焊缝图像特征参数设置唯一的焊缝图像特征参数ID;
所述焊接机器人示教器用于生成焊接执行指令并存储在焊接机器人中,所述焊接执行指令包含焊缝序号、焊缝类型和焊缝图像特征参数ID;
所述焊接机器人用于依次读取焊接执行指令,将焊接执行指令中的焊缝类型和焊缝图像特征参数ID发送给激光焊缝跟踪仪;
所述激光焊缝跟踪仪用于根据焊缝类型和焊缝图像特征参数ID引导焊接机器人完成焊缝焊接。
优选的,所述激光焊缝跟踪仪预设有焊缝类型列表,在每种焊缝类型下预设有焊缝图像特征参数列表;
所述焊缝参数设置装置用于读取所述激光焊缝跟踪仪中的焊缝类型列表和焊缝图像特征参数列表,根据待焊工件的各焊缝特征,在每种焊缝类型下建立1组或多组焊缝图像特征参数,并为每组焊缝图像特征参数设置唯一的焊缝图像特征参数ID存储在所述激光焊缝跟踪仪中。
优选的,所述焊接机器人示教器用于根据待焊工件的工件特征和焊缝特征确定的焊接顺序,生成焊接执行指令并存储在焊接机器人中,所述焊接执行指令包含焊缝序号、焊缝类型和焊缝图像特征参数ID。
优选的,所述激光焊缝跟踪仪用于根据焊缝类型和焊缝图像特征参数ID获取对应的焊缝图像特征参数;用于根据焊缝图像特征参数识别确定待焊工件上的对应焊缝;用于引导所述焊接机器人完成焊缝焊接。
优选的,所述激光焊缝跟踪仪用于读取焊缝图像特征参数中的有效区域参数,修改当前焊缝类型对应的算法计算区域;用于读取焊缝图像特征参数中的探头曝光时间参数,设置当前激光焊缝跟踪仪探头曝光时间;用于读取焊缝图像特征参数中的激光亮度参数,设置激光器亮度;用于读取焊缝图像特征参数中的图像预处理方法参数,设置当前焊缝图像预处理方法;用于读取焊缝图像特征参数中的焊缝间隙参数,设置当前焊缝间隙参数;用于读取焊缝图像特征参数中的激光条纹夹角参数,设置当前焊缝的激光条纹夹角参数;用于根据焊缝图像特征参数中的有效区域参数、探头曝光时间参数、激光亮度参数、图像预处理方法参数、焊缝间隙参数和激光条纹夹角参数中的一者或者多者识别确定待焊工件上的对应焊缝。
本申请与现有技术相比,其有益效果详细说明如下:通过在激光焊缝跟踪仪中设置多组焊缝图像特征参数,焊接机器人示教器生成包含焊缝序号、焊缝类型和焊缝图像特征参数ID的焊接执行指令,焊接机器人读取焊接执行指令发送给激光焊缝跟踪仪,激光焊缝跟踪仪引导焊接机器人完成焊缝焊接,解决了当激光焊缝跟踪仪的有效视场范围内存在同一种焊缝类型多种不同焊缝图像特征时,相近的焊缝图像特征将严重影响到当前焊缝的识别的问题,采用本申请提供的方法和系统,将焊缝位置、角度、间隙等焊缝图像特征参数化设置,可有效避免焊缝误判,同时根据焊缝图像特征参数,可有效避免点焊点,相邻焊道等干扰,大大提高了焊接质量和效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例,下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍,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为本发明实施例提供的焊缝自动识别跟踪方法的流程示意图;
图2为本发明实施例提供的激光焊缝跟踪仪根据焊缝类型和焊缝图像特征参数ID引导焊接机器人完成焊缝焊接的方法的流程示意图;
图3为本发明实施例提供的自动焊接系统的结构示意图。
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,都属于本发明保护范围。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示,本发明实施例提供一种焊缝自动识别跟踪方法,应用于自动焊接系统,自动焊接系统包括:焊缝参数设置装置、激光焊缝跟踪仪、焊接机器人示教器和焊接机器人,激光焊缝跟踪仪分别与焊接参数设置装置、焊接机器人示教器和焊接机器人建立通信。
具体的,激光焊缝跟踪仪包括:激光焊缝跟踪探头,用于采集焊缝特征图像;激光焊缝跟踪仪控制器,用于控制探头激光及图像采集开关,接收焊缝参数设置装置修改的焊缝图像特征参数并编号,接收激光焊缝跟踪探头采集的图像并计算焊缝图像特征,向焊接机器人控制器发送计算的图像焊缝位置等特征数据。
具体的,焊接机器人示教器,用于编写焊接机器人控制指令,包含请求激光焊缝跟踪仪开关激光,跟踪,设置焊缝类型及焊缝图像特征参数ID的指令。
具体的,焊接机器人包括:焊接机器人控制器,与激光焊缝跟踪仪通讯,执行控制指令;焊接机器人本体,完成实际的焊接动作。
具体的焊缝自动识别跟踪方法包括:
S11:通过焊缝参数设置装置连接到激光焊缝跟踪仪,根据待焊工件的各焊缝特征,在激光焊缝跟踪仪中设置多组焊缝图像特征参数,并为每组焊缝图像特征参数设置唯一的焊缝图像特征参数ID。
具体的,焊缝参数设置装置可以是电脑,用户首先通过电脑预存当前待焊工件所有焊缝的图像特征数据并编号。电脑通过网线连接到激光焊缝跟踪仪控制器。
需要说明的是,步骤S11的方法包括:
S111:激光焊缝跟踪仪预设有焊缝类型列表,在每种焊缝类型下预设有焊缝图像特征参数列表。
具体的,在激光焊缝跟踪仪内部建立了一组通用的焊缝图像特征参数,所有的焊缝类型均包含有这些参数,每一种焊缝类型的这些参数又是相互独立的,互不干扰;用户根据需要针对每种焊缝类型建立默认的焊缝图像特征参数列表。
S112:通过焊缝参数设置装置读取激光焊缝跟踪仪中的焊缝类型列表和焊缝图像特征参数列表,根据待焊工件的各焊缝特征,在每种焊缝类型下建立1组或多组焊缝图像特征参数,并为每组焊缝图像特征参数设置唯一的焊缝图像特征参数ID存储在激光焊缝跟踪仪中。
具体的,用户根据观察的焊缝特征,或者采用开发者提供的电脑端调试工具软件,修改当前焊缝类型的曝光时间,激光亮度,有效区域等焊缝图像特征参数,通过网络等通讯方式传送到激光焊缝跟踪仪,激光焊缝跟踪仪接收到后,创建对应的焊缝图像特征参数ID并保存于磁盘。当用户需要修改焊缝图像焊缝参数时,首先从激光焊缝跟踪仪读取该焊缝类型所有的焊缝图像特征参数ID列表,并选中需要修改的焊缝图像特征参数ID,然后对参数进行修改。
S12:通过焊接机器人示教器生成焊接执行指令并存储在焊接机器人中,所述焊接执行指令包含焊缝序号、焊缝类型和焊缝图像特征参数ID。
需要说明的是,步骤S12的方法包括:
根据待焊工件的工件特征和焊缝特征确定的焊接顺序,通过焊接机器人示教器生成焊接执行指令并存储在焊接机器人中,所述焊接执行指令包含焊缝序号、焊缝类型和焊缝图像特征参数ID。
具体的,用户编写焊接机器人的焊接执行指令时,如果待焊接工件存在同一种焊缝类型但焊缝图像特征参数不同时或在需要焊接的焊缝附近有相似焊缝干扰影响识别时,选择合适的焊缝类型,并增加调用该焊缝类型对应的焊缝特征参数ID指令。用户用机器人示教器根据待焊工件的工件外观,缝隙特征,判断并编程设置焊接顺序,即设置对应的焊缝编号、焊缝类型及焊缝图像特征参数ID,用户编程完待焊工件所有焊缝的焊缝类型及焊缝图像特征参数ID后,开始焊接。
S13:焊接机器人依次读取焊接执行指令,将焊接执行指令中的焊缝类型和焊缝图像特征参数ID发送给激光焊缝跟踪仪。
具体的,焊接机器人焊接对应的焊缝位置时,根据焊接执行指令,首先发送命令通知激光焊缝跟踪仪对应的焊缝类型,并发送对应的焊缝图像特征参数ID给激光焊缝跟踪仪;即焊接机器人在开始一个焊缝焊接前,首先需要通知激光焊缝跟踪仪当前要焊的焊缝类型,并且通知激光焊缝跟踪仪要当前待焊焊缝的图像特征参数。
具体的,焊接机器人连接激光焊缝跟踪仪,首先根据编程指令发送对应的焊缝类型,及焊缝图像特征参数ID给激光焊缝跟踪仪;激光焊缝跟踪仪在接收到焊缝类型及焊缝图像特征参数ID后,切换到指令请求的焊缝类型,并读出请求的焊缝图像特征参数ID对应的焊缝参数。
S14:激光焊缝跟踪仪根据焊缝类型和焊缝图像特征参数ID引导焊接机器人完成焊缝焊接。
需要说明的是,步骤S14中激光焊缝跟踪仪根据焊缝类型和焊缝图像特征参数ID引导焊接机器人完成焊缝焊接的方法,包括:
激光焊缝跟踪仪根据焊缝类型和焊缝图像特征参数ID获取对应的焊缝图像特征参数;
激光焊缝跟踪仪根据焊缝图像特征参数识别确定待焊工件上的对应焊缝;
激光焊缝跟踪仪引导焊接机器人完成焊缝焊接。
如图2所示,需要说明的是,激光焊缝跟踪仪根据焊缝图像特征参数识别确定待焊工件上的对应焊缝的方法包括:
S21:激光焊缝跟踪仪读取焊缝图像特征参数中的有效区域参数,修改当前焊缝类型对应的算法计算区域。这样可以有效地将可能影响到正常焊缝识别的区域排除在有效焊缝区域之外。
S22:激光焊缝跟踪仪读取焊缝图像特征参数中的探头曝光时间参数,设置当前激光焊缝跟踪仪探头曝光时间。这样可以避免不同待焊工件表面同一种焊缝类型因图像采集差异造成的影响。
S23:激光焊缝跟踪仪读取焊缝图像特征参数中的激光亮度参数,设置激光器亮度。这样可以避免同一种焊缝类型不同待焊工件表面反光不一样造成的图像差异影响。
S24:激光焊缝跟踪仪读取焊缝图像特征参数中的图像预处理方法参数,设置当前焊缝图像预处理方法。这些预处理方法可以使图像传给对应的焊缝处理算法时,呈现不同的形态,方便焊缝位置的准确识别。
S25:激光焊缝跟踪仪读取焊缝图像特征参数中的焊缝间隙参数,设置当前焊缝间隙参数。
S26:激光焊缝跟踪仪读取焊缝图像特征参数中的激光条纹夹角参数,设置当前焊缝的激光条纹夹角参数。
S27:激光焊缝跟踪仪根据焊缝图像特征参数中的有效区域参数、探头曝光时间参数、激光亮度参数、图像预处理方法参数、焊缝间隙参数和激光条纹夹角参数中的一者或者多者识别确定待焊工件上的对应焊缝。
具体的,焊接机器人根据用户编程的焊接执行指令发送焊缝图像特征参数ID及开始跟踪指令给激光焊缝跟踪仪控制器,激光焊缝跟踪仪接收到焊接机器人发送的焊缝类型切换命令及焊缝图像特征参数ID后,设置对应的焊缝特征参数。激光焊缝跟踪仪接到的是焊缝图像特征参数ID,根据用户设置的焊缝图像特征参数ID获得对应的焊缝图像特征参数设置当前焊缝类型的焊缝特征,激光焊缝跟踪仪根据焊缝图像特征参数识别焊缝位置,缝隙,角度等特征。激光焊缝跟踪仪识别焊缝及焊缝跟踪位置后,引导焊缝机器人开始焊接。
需要说明的是,当焊接机器人完成当前焊缝焊接后,如果下一条焊缝与之前焊接过的焊缝类型相同,但仅部份特征不同,用户对机器人编程时仅需修改焊缝图像特征参数ID,而不需要暂停焊接过程修改焊缝图像特征参数,焊接机器人执行到该焊接执行指令时仅需发送下一条焊缝的焊缝图像特征参数ID到激光焊缝跟踪仪,激光焊缝跟踪仪在接收到当前焊缝的新焊缝图像特征参数ID后,激光焊缝跟踪仪重复上面的焊接步骤,无需暂停当前焊接流程,大大简化焊接操作,提高待焊工件的焊接质量和效率。
如图3所示,本发明实施例还提供一种自动焊接系统,包括:焊缝参数设置装置31、激光焊缝跟踪仪32、焊接机器人示教器33和焊接机器人34,激光焊缝跟踪仪32分别与焊接参数设置装置31、焊接机器人示教器33和焊接机器人34建立通信,其中,
焊缝参数设置装置31用于连接到激光焊缝跟踪仪32,根据待焊工件的各焊缝特征,在激光焊缝跟踪仪32中设置多组焊缝图像特征参数,并为每组焊缝图像特征参数设置唯一的焊缝图像特征参数ID;
焊接机器人示教器33用于生成焊接执行指令并存储在焊接机器人中,焊接执行指令包含焊缝序号、焊缝类型和焊缝图像特征参数ID;
焊接机器人34用于依次读取焊接执行指令,将焊接执行指令中的焊缝类型和焊缝图像特征参数ID发送给激光焊缝跟踪仪32;
激光焊缝跟踪仪32用于根据焊缝类型和焊缝图像特征参数ID引导焊接机器人34完成焊缝焊接。
需要说明的是,激光焊缝跟踪仪32预设有焊缝类型列表,在每种焊缝类型下预设有焊缝图像特征参数列表;
焊缝参数设置装置31用于读取激光焊缝跟踪仪32中的焊缝类型列表和焊缝图像特征参数列表,根据待焊工件的各焊缝特征,在每种焊缝类型下建立1组或多组焊缝图像特征参数,并为每组焊缝图像特征参数设置唯一的焊缝图像特征参数ID存储在激光焊缝跟踪仪32中。
需要说明的是,焊接机器人示教器33用于根据待焊工件的工件特征和焊缝特征确定的焊接顺序,生成焊接执行指令并存储在焊接机器人中,焊接执行指令包含焊缝序号、焊缝类型和焊缝图像特征参数ID。
需要说明的是,激光焊缝跟踪仪32用于根据焊缝类型和焊缝图像特征参数ID获取对应的焊缝图像特征参数;用于根据焊缝图像特征参数识别确定待焊工件上的对应焊缝;用于引导焊接机器人34完成焊缝焊接。
需要说明的是,激光焊缝跟踪仪32用于读取焊缝图像特征参数中的有效区域参数,修改当前焊缝类型对应的算法计算区域;用于读取焊缝图像特征参数中的探头曝光时间参数,设置当前激光焊缝跟踪仪32探头曝光时间;用于读取焊缝图像特征参数中的激光亮度参数,设置激光器亮度;用于读取焊缝图像特征参数中的图像预处理方法参数,设置当前焊缝图像预处理方法;用于读取焊缝图像特征参数中的焊缝间隙参数,设置当前焊缝间隙参数;用于读取焊缝图像特征参数中的激光条纹夹角参数,设置当前焊缝的激光条纹夹角参数;用于根据焊缝图像特征参数中的有效区域参数、探头曝光时间参数、激光亮度参数、图像预处理方法参数、焊缝间隙参数和激光条纹夹角参数中的一者或者多者识别确定待焊工件上的对应焊缝。
综上所述,当激光焊缝跟踪仪的有效视场范围内存在同一种焊缝类型多种不同焊缝图像特征时,相近的焊缝特征将严重影响到当前焊缝的识别,采用本申请提供的方法和系统,将焊缝位置,角度,间隙等焊缝特征参数化设置,可有效避免焊缝误判,同时根据焊缝图像特征参数,可有效避免点焊点,相邻焊道等干扰。同时采用本申请的方法,同一种焊缝类型,比如管板焊,当一个管板有多种不同直径的管子时,焊接机器人仅需发送对应的管板焊缝图像特征参数号,而无需暂停更改直径,大大提高焊接质量和效率。
图3所对应实施例中特征的说明可以参见图1-图2所对应实施例的相关说明,这里不再一一赘述。
以上对本发明实施例所提供的一种焊缝自动识别跟踪方法及自动焊接系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块,或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。