CN111168288B - 一种双环焊缝激光视觉跟踪系统及跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双环焊缝激光视觉跟踪系统及跟踪方法，包括旋转控制单元和两套跟踪控制单元；旋转控制单元包括PLC和与PLC相连接的旋转变位机；其中，旋转变位机用于控制筒状工件绕自身轴线旋转；筒状工件的两侧与两个端盖相焊接，形成两个环形焊缝；两套跟踪控制单元，用于环形焊缝的焊接和视觉跟踪；每套跟踪控制单元均包括焊接机器人、工控机和激光视觉传感器。本发明通过异步线程和队列策略，提高图像采集和图像处理速度，从而提高跟踪精度；通过实时判断当前位置和异步队列，消除激光前置距离对跟踪精度的影响。采用卡尔曼滤波算法对目标位置进行滤波，进一步提高跟踪精度。

Description

一种双环焊缝激光视觉跟踪系统及跟踪方法

技术领域

本发明涉及焊接自动控制领域，特别是一种双环焊缝激光视觉跟踪系统及跟踪方法。

背景技术

焊接技术在工业生产中具有广泛的应用，人工焊接已无法满足高效高质量的焊接要求。焊缝跟踪系统作为一门综合性自动化焊接技术，能够实时识别和跟踪焊缝位置，无需对机器人示教，对提高焊接质量、改善劳动条件、提高劳动生产率具有重要意义。

双环焊缝焊接是圆筒型工件焊接的核心步骤，在热水器内胆、油箱、液压容器等生产制造中具有广泛的应用场景。目前，双环焊缝焊接通常采用机器人示教焊接，但由于工件一致性问题，导致焊接质量参差不齐，甚至产生报废；或需人工频繁进行焊接点的示教，大大降低焊接效率。

申请号为201611043658.6的中国发明专利申请，发明名称为“一种新型激光视觉焊缝跟踪系统及方法”，其中，系统包括：焊接机器人、激光视觉传感器、多轴伺服控制器、伺服驱动器、PC现场组态平台和智能终端。激光视觉引导的焊缝跟踪方法，包括：步骤S1，激光视觉传感器采集焊缝图像；S2，对焊缝图像进行噪声滤除；S3，对小波降噪后的图像进行二值化处理；S4，激光条纹中心提取；S5，检测焊缝位置；S6，建立焊缝跟踪系统模型；S7，通过双队列的控制策略实现焊缝跟踪。此申请仅适用于单焊缝跟踪的应用场景，且没有考虑激光前置距离对焊缝跟踪的影响。

如图3所示，由于激光视觉传感器50的实际检测位置与焊接实际位置(也即焊枪24的实际位置)之前具有一段距离，也即激光前置距离L，焊缝跟踪过程中检测位置并不是实际焊接位置，要实现精确跟踪，必须要消除这个激光前置距离L。

申请号为201710324486.8的中国发明专利申请，发明名称为“一种焊缝跟踪系统及焊缝跟踪方法”，其中，系统包括：视觉传感装置、支架焊枪、运动机构、计算机及挡板，视觉传感装置包括点状激光器、线状激光器、面阵相机；面阵相机采集图像，并传入计算机，该计算机发出指令，控制运动机构在三维方向移动。该申请首次采用点线激光组合式视觉传感系统为基准的整体的焊缝高度识别跟踪方法及焊枪调节方法。然而，该申请仅能跟踪焊缝高度方向上的变化，焊缝前进方向上的变化无法跟踪。

目前尚没有相关文献考虑到双焊缝同步跟踪的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种双环焊缝激光视觉跟踪系统及跟踪方法，该双环焊缝激光视觉跟踪系统及跟踪方法将图像处理技术、机器人技术、工业控制技术相结合，有效地解决了焊缝位置自动识别、双焊缝实时同步跟踪的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种双环焊缝激光视觉跟踪系统，包括旋转控制单元和两套跟踪控制单元。

旋转控制单元包括PLC和与PLC相连接的旋转变位机。其中，旋转变位机用于控制筒状工件绕自身轴线旋转。筒状工件的两侧与两个端盖相焊接，形成两个环形焊缝。

两套跟踪控制单元，用于两个环形焊缝的焊接和视觉跟踪。

每套跟踪控制单元均包括焊接机器人、工控机和激光视觉传感器。激光视觉传感器与工控机相连接，焊接机器人、工控机均与PLC有线或无线连接。

一种双环焊缝激光视觉跟踪方法，包括如下步骤。

步骤1、校准基准中心线：在旋转变位机处于停止状态时，两台焊接机器人均位于两个环形焊缝的正上方，此时采集的两个环形焊缝位置，记为基准中心线。通过将两台焊接机器人沿筒状工件进行轴向左右移动，对基准中心线进行标定校准，并记录焊缝采集图像中的像素偏移s与机器人轴向运动距离L的关系。

步骤2：自动寻位：更换筒状工件后，旋转变位机带动筒状工件按照设定转速进行匀速旋转。激光视觉传感器自动采集焊缝图像，得到实测焊缝位置。工控机自动计算实测焊缝位置与步骤1中校准后基准中心线的偏移值Δ，并根据像素偏移s与机器人轴向运动距离L的关系，指令焊接机器人进行轴向移动，并到达环形焊缝位置。

步骤3，开启图像处理线程：在焊接过程中，开启图像处理线程进行实时跟踪，具体跟踪方法包括如下步骤：

步骤31，设定图像处理线程参数：在工控机中，设定图像处理线程参数。图像处理线程参数包括焊缝图像采集周期Δt和线程队列。其中，线程队列包括队列Q₁、队列Q₂和队列Q₃。

步骤32，焊缝图像实时采集：自动寻位完成后，两侧的激光视觉传感器均按照步骤31设定的焊缝图像采集周期Δt，实时采集当前位置的激光视觉图像，经处理后，得到焊缝位置相对于基准中心线的方向和偏移值Δ，存入队列Q₁。同时，记录当前机器人位置坐标y，并存入队列Q₂。

步骤33，机器人坐标转换：在t-1时刻，从队列Q₁尾部出栈焊缝偏差值Δ_t-1，从队列Q₂尾部出栈此时机器人位置y_t-1，则测量得到的机器人目标位置为y_t＝y_t-1+Δ_t-1。

步骤34：目标位置卡尔曼滤波：对机器人目标位置y_k进行卡尔曼滤波，通过滤波得到目标位置的最优值

并将滤波后的目标位置最优值

加入队列Q₃。

步骤4、开启实时跟踪线程：在步骤3开启图像处理线程的同时，开启一个实时跟踪线程对激光前置距离L进行实时跟踪，具体跟踪方法包括如下步骤：

步骤41，设定实时跟踪线程参数：在工控机中，设定实时跟踪线程参数。实时跟踪线程参数包括跟踪周期ΔT，且ΔT＝Δt。

步骤42，变位机位置实时读取：工控机，在接收到自动寻位完成信号的同时，自动读取变位机此时所对应的位置，并记为初始位置S₀。随后，工控机，按照步骤41设定的跟踪周期ΔT，实时读取一次变位机的实际位置，并记为S_c。

步骤43，消除激光前置距离影响：如果S_c-S₀<激光前置距离L，则焊枪未到达焊接起点位置，焊接机器人不动作。如果S_c-S₀>激光前置距离L，则每隔时间Δt从队列Q₃中取出队首元素的目标位置最优值

控制焊接机器人移动到目标位置最优值

位置。

步骤5，结束跟踪：当工控机收到焊接结束信号后，停止步骤3和步骤4中的线程，完成焊接。

步骤1中，基准中心线校准的具体方法，包括如下步骤：

步骤11，机器人手眼标定：将两台焊接机器人移动到两个环形焊缝处，在旋转变位机处于停止状态时，通过将两台焊接机器人沿筒状工件的旋转轴进行轴向左右移动，进行标定，得出焊缝采集图像中的像素偏移s与机器人轴向运动距离L的位置关系。

步骤12、确定基准中心线：根据步骤11中得出的像素偏移s与机器人轴向运动距离L的关系，将两台焊接机器人均移动至两个环形焊缝的正上方，此时，激光视觉传感器采集得到焊缝初始图像，两个环形焊缝在对应焊缝初始图像中的坐标位置，记为校准后的基准中心线。如：焊缝在中心线上方5个像素处，则机器人需向坐标系Y正方向移动+0.5mm。

步骤2中，自动寻位的具体方法，包括如下步骤：

步骤21，寻位参数设置：在工控机内进行寻位参数的设置，寻位参数包括环形焊缝的最大允许偏差Δmax和最大寻位时长Tmax。

步骤22，筒状工件旋转：更换安装筒状工件，旋转变位机带动筒状工件按照设定转速进行匀速旋转。此时，寻位时长设为T＝0。

步骤23，计算偏移值Δ：激光视觉传感器自动采集一张焊缝图像，得到实测焊缝位置。工控机自动计算实测焊缝位置与步骤1中校准后基准中心线的偏移值Δ。并记录此时的寻位时长T。

步骤24，比较判断：工控机按照如下方法进行比较判断：

A、如果|Δ|>Δmax，且T＜Tmax时，重复步骤23。

B、如果|Δ|>Δmax，且T＞Tmax时，进行超时报警。

C、如果|Δ|<Δmax，且T＜Tmax时，指令焊接机器人按照像素偏移s与机器人轴向运动距离L的关系运动Δ对应的距离，到达焊缝位置，并跳转至步骤25。

步骤25，寻位：激光视觉传感器重新采集一张焊缝图像，得到焊缝位置相对于基准中心线的偏移值Δ，如果|Δ|≈0或在允许误差范围内时，则寻位完成，向PLC发送完成信号，进行步骤3。否则重新进行步骤23至步骤24。

步骤34中，对机器人目标位置y_t，采用卡尔曼滤波模型进行滤波，得到目标位置的最优值

其中，卡尔曼滤波模型如下所示：

P_t ^-＝P_t-1+Q

K_t＝P_t-H^T(HP_t-H^T+R)-¹

P_t＝(I-K_tH)P_t ^-

式中：

为t时刻的目标位置最优值。

为t-1时刻的目标位置最优值。

为t时刻的目标位置预测值。

P_t-1为t-1时刻的误差协方差矩阵。

P_t ^-为P_t-1和过程噪声Q预测的新的误差协方差，

y_t为t时刻的目标位置测量值，

K_t为卡尔曼增益，Q、R为过程和测量的高斯白噪声，H为测量矩阵。

本发明具有如下有益效果：通过异步线程和队列策略，提高图像采集和图像处理速度，从而提高跟踪精度；通过实时判断当前位置和异步队列，消除激光前置距离对跟踪精度的影响。采用卡尔曼滤波算法对目标位置进行滤波，进一步提高跟踪精度。

附图说明

图1为本发明中一种双环焊缝激光视觉跟踪系统的框架示意图。

图2为本发明中一种双环焊缝激光视觉跟踪系统的结构示意图。

图3为本发明中的激光前置距离的示意图。

图4为本发明中一种双环焊缝激光视觉跟踪方法的流程图。

图5为本发明中某次实例的卡尔曼滤波结果。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

如图1和图2所示，一种双环焊缝激光视觉跟踪系统，包括旋转控制单元和两套跟踪控制单元。

筒状工件40的两侧与两个端盖相焊接，形成两个环形焊缝。筒状工件为热水器内胆、油箱、液压容器等。

两套跟踪控制单元分别为跟踪控制单元一和跟踪控制单元二，分别对应两条环形焊缝。

旋转控制单元包括PLC和与PLC相连接的旋转变位机。其中，旋转变位机用于控制筒状工件绕自身轴线旋转。

两套跟踪控制单元，用于两个环形焊缝的焊接和视觉跟踪。

每套跟踪控制单元均包括焊接机器人、工控机和激光视觉传感器。激光视觉传感器与工控机相连接，焊接机器人、工控机均与PLC有线或无线连接。其中，焊接机器人负责进行焊接作业；激光视觉传感器负责图像实时采集；工控机实现对图像进行处理，并发送给焊接机器人，纠正机器人的运动轨迹；PLC控制变位机旋转，同时向两台工控机提供旋转位置数据。

系统控制逻辑流程如下：

1)焊接工件到位后，PLC控制变位机开始转动，同时将信号发送给焊接机器人1与焊接机器人2。

2)焊接机器人1和2接收到信号后，开始执行焊接程序，移动到焊接起始点，向工控机1和2发送到位信号。

3)工控机1接收到焊接机器人1到位信号后，开始执行焊缝实时跟踪，并在寻位完成后向PLC发送开始焊接信号，工位机2同理，具体跟踪方法见如下所述的一种双环焊缝激光视觉跟踪方法。

4)PLC接收到焊接机器人1的开始焊接信号后，记录当前位置为环缝1开始位置。接收到焊接机器人2的开始焊接信号后，记录当前位置为环缝2开始位置。若PLC没有收到信号或只收到一个焊接机器人信号，则系统进行报警提示。

5)PLC以环缝1和环缝2各自起始位置为基准，控制变位机旋转一周，即360°，计算得出焊接结束位置。

6)变位机到达环缝1结束位置，停止旋转，PLC记录结束位置，并向焊接机器人1发送焊接完成信号，焊接机器人1结束焊接程序。同理，到达环缝2结束位置，向焊接机器人2发送焊接完成信号，焊接机器人2结束焊接程序。

一种双环焊缝激光视觉跟踪方法，包括如下步骤。

步骤1、校准基准中心线：在旋转变位机处于停止状态时，两台焊接机器人均位于两个环形焊缝的正上方，此时采集的两个环形焊缝位置，记为基准中心线。通过将两台焊接机器人沿筒状工件进行轴向左右移动，对基准中心线进行标定校准，并记录焊缝采集图像中的像素偏移s与机器人轴向运动距离L的关系。

上述基准中心线校准的具体方法，优选包括如下步骤。

步骤11，机器人手眼标定：将两台焊接机器人移动到两个环形焊缝处，在旋转变位机处于停止状态时，通过将两台焊接机器人沿筒状工件的旋转轴进行轴向左右移动，进行标定，得出焊缝采集图像中的像素偏移s与机器人轴向运动距离L的位置关系。

步骤12、确定基准中心线：根据步骤11中得出的像素偏移s与机器人轴向运动距离L的关系，将两台焊接机器人均移动至两个环形焊缝的正上方，此时，激光视觉传感器采集得到焊缝初始图像，两个环形焊缝在对应焊缝初始图像中的坐标位置，记为校准后的基准中心线。

步骤2：自动寻位：更换筒状工件后，旋转变位机带动筒状工件按照设定转速进行匀速旋转。激光视觉传感器自动采集焊缝图像，得到实测焊缝位置。工控机自动计算实测焊缝位置与步骤1中校准后基准中心线的偏移值Δ，并根据像素偏移s与机器人轴向运动距离L的关系，指令焊接机器人进行轴向移动，并到达环形焊缝位置。

步骤2中，自动寻位的具体方法，包括如下步骤：

步骤21，寻位参数设置：在工控机内进行寻位参数的设置，寻位参数包括环形焊缝的最大允许偏差Δmax和最大寻位时长Tmax。

步骤22，筒状工件旋转：更换安装筒状工件，旋转变位机带动筒状工件按照设定转速进行匀速旋转。此时，寻位时长设为T＝0。

步骤23，计算偏移值Δ：激光视觉传感器自动采集一张焊缝图像，得到实测焊缝位置。工控机自动计算实测焊缝位置与步骤1中校准后基准中心线的偏移值Δ。并记录此时的寻位时长T。

步骤24，比较判断：工控机按照如下方法进行比较判断：

A、如果|Δ|>Δmax，且T＜Tmax时，重复步骤23。

B、如果|Δ|>Δmax，且T＞Tmax时，进行超时报警。

C、如果|Δ|<Δmax，且T＜Tmax时，指令焊接机器人按照像素偏移s与机器人轴向运动距离L的关系运动Δ对应的距离，到达焊缝位置，并跳转至步骤25。

步骤25，寻位：激光视觉传感器重新采集一张焊缝图像，得到焊缝位置相对于基准中心线的偏移值Δ(带正负，以下类同)，如果|Δ|≈0或在允许误差范围内时，则寻位完成，向PLC发送完成信号，进行步骤3。否则重新进行步骤23至步骤24。

步骤3，开启图像处理线程：在焊接过程中，开启图像处理线程进行实时跟踪，具体跟踪方法包括如下步骤：

步骤31，设定图像处理线程参数：在工控机中，设定图像处理线程参数。图像处理线程参数包括焊缝图像采集周期Δt和线程队列。其中，线程队列包括队列Q₁、队列Q₂和队列Q₃。

步骤32，焊缝图像实时采集：自动寻位完成后，两侧的激光视觉传感器均按照步骤31设定的焊缝图像采集周期Δt，实时采集当前位置的激光视觉图像，经处理后，得到焊缝位置相对于基准中心线的方向和偏移值Δ，存入队列Q₁。同时，记录当前机器人位置坐标y，并存入队列Q₂。

步骤33，机器人坐标转换：在t-1时刻，从队列Q₁尾部出栈焊缝偏差值Δ_t-1，从队列Q₂尾部出栈此时机器人位置y_t-1，则测量得到的机器人目标位置为y_t＝y_t-1+Δ_t-1。

步骤34：目标位置卡尔曼滤波：对机器人目标位置y_k进行卡尔曼滤波，通过滤波得到目标位置的最优值

并将滤波后的目标位置最优值

加入队列Q₃。

在跟踪过程中，由于焊接产生的飞溅以及烟尘的影响，图像处理后得到焊缝偏移值Δ存在一定的误差，机器人目标位置y_t＝y_t-1+Δ_t-1也存在误差，因此，在本例中，对机器人目标位置y_t进行卡尔曼滤波，通过滤波得到的位置最优值

作为位置纠正的依据。

对机器人目标位置y_t，优选采用卡尔曼滤波模型进行滤波，得到目标位置的最优值

其中，卡尔曼滤波模型如下所示：

P_t ^-＝P_t-1+Q

K_t＝P_t ^-H^T(HP_t ^-H^T+R)^-1

P_t＝(I-K_tH)P_t ^-

式中：

为t时刻的目标位置最优值。

为t-1时刻的目标位置最优值。

为t时刻的目标位置预测值。

P_t-1为t-1时刻的误差协方差矩阵。

P_t ^-为P_t-1和过程噪声Q预测的新的误差协方差，

y_t为t时刻的目标位置测量值；

K_t为卡尔曼增益；Q、R为过程和测量的高斯白噪声，为标量矩阵；H为测量矩阵。

其中，图5显示了本发明中某次实例的卡尔曼滤波结果，可以看出，原始数据经过滤波后，数据准确性和平滑度均有很大的提升。

步骤4、开启实时跟踪线程：在步骤3开启图像处理线程的同时，开启一个实时跟踪线程对激光前置距离L进行实时跟踪，具体跟踪方法包括如下步骤：

步骤41，设定实时跟踪线程参数：在工控机中，设定实时跟踪线程参数。实时跟踪线程参数包括跟踪周期ΔT，且ΔT＝Δt。

由于Δt与图像采集周期ΔT相同，从而实现跟踪数据的一致性。

步骤42，变位机位置实时读取：工控机，在接收到自动寻位完成信号的同时，自动读取变位机此时所对应的位置，并记为初始位置S₀。随后，工控机，按照步骤41设定的跟踪周期ΔT，实时读取一次变位机的实际位置，并记为S_c。

步骤43，消除激光前置距离影响：如果S_c-S₀<激光前置距离L，则焊枪未到达焊接起点位置，焊接机器人不动作。如果S_c-S₀>激光前置距离L，则每隔时间Δt从队列Q₃中取出队首元素的目标位置最优值

控制焊接机器人移动到目标位置最优值

位置。

步骤5，结束跟踪：当工控机收到焊接结束信号后，停止步骤3和步骤4中的线程，完成焊接。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种双环焊缝激光视觉跟踪方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、校准基准中心线：在旋转变位机处于停止状态时，两台焊接机器人均位于两个环形焊缝的正上方，此时采集的两个环形焊缝位置，记为基准中心线；通过将两台焊接机器人沿筒状工件进行轴向左右移动，对基准中心线进行标定校准，并记录焊缝采集图像中的像素偏移s与机器人轴向运动距离L的关系；

步骤2：自动寻位：更换筒状工件后，旋转变位机带动筒状工件按照设定转速进行匀速旋转；激光视觉传感器自动采集焊缝图像，得到实测焊缝位置；工控机自动计算实测焊缝位置与步骤1中校准后基准中心线的偏移值Δ，并根据像素偏移s与机器人轴向运动距离L的关系，指令焊接机器人进行轴向移动，并到达环形焊缝位置；

步骤3，开启图像处理线程：在焊接过程中，开启图像处理线程进行实时跟踪，具体跟踪方法包括如下步骤：

步骤31，设定图像处理线程参数：在工控机中，设定图像处理线程参数；图像处理线程参数包括焊缝图像采集周期△t和线程队列；其中，线程队列包括队列Q₁、队列Q₂和队列Q₃；

步骤32，焊缝图像实时采集：自动寻位完成后，两侧的激光视觉传感器均按照步骤31设定的焊缝图像采集周期△t，实时采集当前位置的激光视觉图像，经处理后，得到焊缝位置相对于基准中心线的方向和偏移值Δ，存入队列Q₁；同时，记录当前机器人位置坐标y，并存入队列Q₂；

步骤33，机器人坐标转换：在t-1时刻，从队列Q₁尾部出栈焊缝偏差值△_t-1，从队列Q₂尾部出栈此时机器人位置y_t-1，则测量得到的机器人目标位置为y_t＝y_t-1+△_t-1；

步骤34：目标位置卡尔曼滤波：对机器人目标位置y_t进行卡尔曼滤波，通过滤波得到目标位置的最优值

并将滤波后的目标位置最优值

加入队列Q₃；

步骤4、开启实时跟踪线程：在步骤3开启图像处理线程的同时，开启一个实时跟踪线程对激光前置距离进行实时跟踪，具体跟踪方法包括如下步骤：

步骤41，设定实时跟踪线程参数：在工控机中，设定实时跟踪线程参数；实时跟踪线程参数包括跟踪周期△T，且△T＝△t；

步骤42，变位机位置实时读取：工控机，在接收到自动寻位完成信号的同时，自动读取变位机此时所对应的位置，并记为初始位置S₀；随后，工控机，按照步骤41设定的跟踪周期△T，实时读取一次变位机的实际位置，并记为S_c；

步骤43，消除激光前置距离影响：如果S_c-S₀<激光前置距离，则焊枪未到达焊接起点位置，焊接机器人不动作；如果S_c-S₀>激光前置距离，则每隔时间△t从队列Q₃中取出队首元素的目标位置最优值

控制焊接机器人移动到目标位置最优值

位置；

步骤5，结束跟踪：当工控机收到焊接结束信号后，停止步骤3和步骤4中的线程，完成焊接。

2.根据权利要求1所述的双环焊缝激光视觉跟踪方法，其特征在于：步骤1中，基准中心线校准的具体方法，包括如下步骤：

步骤11，机器人手眼标定：将两台焊接机器人移动到两个环形焊缝处，在旋转变位机处于停止状态时，通过将两台焊接机器人沿筒状工件的旋转轴进行轴向左右移动，进行标定，得出焊缝采集图像中的像素偏移s与机器人轴向运动距离L的位置关系；

步骤12、确定基准中心线：根据步骤11中得出的像素偏移s与机器人轴向运动距离L的关系，将两台焊接机器人均移动至两个环形焊缝的正上方，此时，激光视觉传感器采集得到焊缝初始图像，两个环形焊缝在对应焊缝初始图像中的坐标位置，记为校准后的基准中心线。

3.根据权利要求1所述的双环焊缝激光视觉跟踪方法，其特征在于：步骤2中，自动寻位的具体方法，包括如下步骤：

步骤21，寻位参数设置：在工控机内进行寻位参数的设置，寻位参数包括环形焊缝的最大允许偏差Δmax和最大寻位时长Tmax；

步骤22，筒状工件旋转：更换安装筒状工件，旋转变位机带动筒状工件按照设定转速进行匀速旋转；此时，寻位时长设为T＝0；

步骤23，计算偏移值Δ：激光视觉传感器自动采集一张焊缝图像，得到实测焊缝位置；工控机自动计算实测焊缝位置与步骤1中校准后基准中心线的偏移值Δ；并记录此时的寻位时长T；

步骤24，比较判断：工控机按照如下方法进行比较判断：

A、如果|△|>Δmax，且T＜Tmax时，重复步骤23；

B、如果|△|>Δmax，且T＞Tmax时，进行超时报警；

C、如果|△|<Δmax，且T＜Tmax时，指令焊接机器人按照像素偏移s与机器人轴向运动距离L的关系运动Δ对应的距离，到达焊缝位置，并跳转至步骤25；

步骤25，寻位：激光视觉传感器重新采集一张焊缝图像，得到焊缝位置相对于基准中心线的偏移值Δ，如果|△|≈0或在允许误差范围内时，则寻位完成，向PLC发送完成信号，进行步骤3；否则重新进行步骤23至步骤24。

4.根据权利要求1所述的双环焊缝激光视觉跟踪方法，其特征在于：步骤34中，对机器人目标位置y_t，采用卡尔曼滤波模型进行滤波，得到目标位置的最优值

其中，卡尔曼滤波模型如下所示：

P_t ^-＝P_t-1+Q

K_t＝P_t ^-H^T(HP_t ^-H^T+R)^-1

P_t＝(I-K_tH)P_t ^-

式中：

为t时刻的目标位置最优值；

为t-1时刻的目标位置最优值；

为t时刻的目标位置预测值；

P_t-1为t-1时刻的误差协方差矩阵；

P_t ^-为P_t-1和过程噪声Q预测的新的误差协方差，

y_t为t时刻的目标位置测量值，

K_t为卡尔曼增益，Q、R为过程和测量的高斯白噪声，H为测量矩阵。

5.根据权利要求1所述的双环焊缝激光视觉跟踪方法，其特征在于：采用双环焊缝激光视觉跟踪系统进行跟踪，双环焊缝激光视觉跟踪系统包括旋转控制单元和两套跟踪控制单元；

旋转控制单元包括PLC和与PLC相连接的旋转变位机；其中，旋转变位机用于控制筒状工件绕自身轴线旋转；筒状工件的两侧与两个端盖相焊接，形成两个环形焊缝；

两套跟踪控制单元，用于两个环形焊缝的焊接和视觉跟踪；

每套跟踪控制单元均包括焊接机器人、工控机和激光视觉传感器；激光视觉传感器与工控机相连接，焊接机器人、工控机均与PLC有线或无线连接。

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