CN112658470A - 一种激光焊接定子端部扁线的视觉定位引导和标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光焊接定子端部扁线的视觉定位引导和标定方法，该标定方法包括：使两个相机移动并且在两个工作位置进行拍照，以使相机能够拍摄完整个定子视野；用一块平整的可以覆盖相机拍照两次视野的金属板固定在视野正下方，先用棋盘格校正板校正；然后将金属板分为四个区域，通过激光焊接系统在金属板四个区域上分别雕刻九个直径相等的圆，并记录每个区域内每个圆的圆心坐标；计算每个圆的像素坐标，通过视觉九点标定算法得到每个区域相机坐标系和激光器坐标系的坐标转换关系；以及将四个区域的坐标转换关系输出。本发明采用视觉定位，焊点的坐标点直接发送给激光焊接系统，定位简单、准确，在品种更换时自动切换视觉定位程序，操作便捷。

Description

一种激光焊接定子端部扁线的视觉定位引导和标定方法

技术领域

本发明涉及一种激光焊接定子端部扁线的视觉定位引导方法和标定方法。

背景技术

目前焊接扁线采用的方式主要是机械定位焊接扁线。当扁线端部发生很小偏移时，就会导致焊接失败，即利用机械定位存在定位偏移导致焊接质量变差、焊接稳定性差的问题。

随着机器视觉技术的快速发展，越来越多的机器视觉设备和方案应用于各个领域中，视觉定位引导功能更广泛用于各领域生产中。

另外，现有的视觉定位技术的定位精度偏低，与焊接扁线应用的定位精度要求存在一定差距。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光焊接定子端部扁线视觉定位标定方法，以提高视觉定位的精度。

本发明的目的在于提供一种激光焊接定子端部扁线视觉定位导引方法，以引导激光器焊接定位。

为此，本发明提供了一种激光焊接定子端部扁线的视觉定位标定方法，包括以下步骤：S11、使两个相机移动并且在两个工作位置进行拍照，以使相机能够拍摄完整个定子视野；S12、用一块平整的可以覆盖相机拍照两次视野的金属板固定在视野正下方，先用棋盘格校正板校正，以消除图像失真和畸变；S13、将金属板分为四个区域，通过激光焊接系统在金属板四个区域上分别雕刻九个直径相等的圆，并记录每个区域内每个圆的圆心坐标；S14、计算每个圆的像素坐标，通过视觉九点标定算法得到每个区域相机坐标系和激光器坐标系的坐标转换关系；以及S15、将两个相机两个工作位置对应区域的坐标转换关系输出。

本发明还提供了一种激光焊接定子端部扁线视觉定位引导方法，包括以下步骤：S21、建立视觉系统，所述视觉系统控制器、光源和视觉组件，该视觉组件包括在两个工作位置拍照的两个相机，以覆盖整个定子视野；S22、根据上面所描述的激光焊接扁线的视觉定位引导的标定方法获取每个相机在每个工作位置对应的相机坐标系和激光器坐标系的坐标转换关系；S23、使两个相机在两个工作位置分别进行拍照，对图像中相同像素的连通域进行分析，将图像分割为四个区域；S24、获取扁线顶部白色斑点中心点像素坐标，其中，当扁线间存在间隙时会获取扁线顶部两个白色斑点中心点像素坐标，计算两个坐标中心点，将该中心点作为焊接点，当扁线间不存在间隙时直接获取扁线顶部白色斑点坐标作为焊接点；以及S25、根据每个焊接点所在区域的坐标转换关系将焊接点的像素坐标转换为实际坐标并发送至激光焊接系统，以引导激光焊接系统的激光器移动定位。

与现有技术相比，本发明将整个定子视野分为四个区域，由两个相机在两个工作位置对视觉定位进行标定，提高了视觉定位精度，并且还具有以下技术效果：

(1)采用视觉定位，焊点的坐标点直接发送给激光焊接系统，定位简单、准确。

(2)品种更换时自动切换视觉定位程序，操作便捷。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的激光焊接定子端部扁线的视觉系统定位的标定方法的流程图；

图2是根据本发明的标定方法所使用的视觉组件的平面布置图；

图3是根据本发明的标定方法所使用的两个相机在两个位置分别进行标定的逻辑关系图；

图4是根据本发明的标定方法所使用的棋盘格校正板的表面图案；

图5是根据本发明的标定方法所使用的标定金属板的表面图案；以及

图6是根据本发明的激光焊接定子端部扁线的视觉系统定位导引方法的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明涉及激光焊接定子端部扁线的视觉系统定位引导方法和标定方法，所使用的视觉系统包括控制器、视觉组件、光源。

如图1所示，本发明的激光焊接定子端部扁线的视觉定位的标定方法包括以下步骤：

S11、使两个相机移动并且在两个工作位置进行拍照，以使相机能够拍摄完整个定子视野；

S12、用一块平整的可以覆盖相机拍照两次视野的金属板固定在视野正下方，先用棋盘格校正板校正，以消除图像失真和畸变；

S13、将金属板分为四个区域，通过激光焊接系统在金属板四个区域上分别雕刻九个直径相等的圆，并记录每个区域内每个圆的圆心坐标；

S14、计算每个圆的像素坐标，通过视觉九点标定算法得到每个区域相机坐标系和激光器坐标系的坐标转换关系；以及

S15、将两个相机两个工作位置对应区域的坐标转换关系输出。

下面对本标定方法进行详细说明。

本标定方法涉及双相机两个位置拍照检测(相机1位置1，相机2位置1，相机1位置2，相机2位置2)，需要标定四次。

具体如图2所示，采用双相机移动两次位置拍摄定子，两个相机1、2并排设置在移动滑台3上，并由执行器4带动在两个工作位置进行两次拍照以使相机拍摄完整个定子视野。

标定过程如图3所示，用一块平整的可以覆盖相机拍照两次视野的金属板5固定在视野正下方，先用棋盘格校正板(如图4所示)校正，消除图像失真和畸变。该棋盘格校正板的图形间隔可选为5mm。

可将金属板分为四个区域，通过激光焊接系统在金属板四个区域上分别雕刻九个直径为10mm的圆，如图5所示，区域①、区域②、区域③、区域④，并记录每个区域内每个圆的圆心坐标(激光焊接系统实际坐标)。

然后视觉系统计算每个圆的像素坐标，通过视觉九点标定算法得到每个区域相机坐标系和激光器坐标系相互转换的关系并且反馈标定是否完成信号。

通过这种转换关系可以将每次检测计算的焊接点的坐标转换成激光焊接系统实际坐标而实现引导焊接。

本发明采用视觉定位，焊点的坐标点直接发送给激光焊接系统，定位简单、准确。当品种更换时自动切换视觉定位程序，操作便捷。

如图6所示，本发明的激光焊接定子端部扁线的视觉定位导引方法包括以下步骤：

S21、建立视觉系统，所述视觉系统包括在两个工作位置拍照的两个相机，以覆盖整个定子视野；

S22、根据上述激光焊接扁线的视觉定位引导的标定方法获取每个相机在每个工作位置对应的相机坐标系和激光器坐标系的坐标转换关系；

S23、使两个相机在两个工作位置分别进行拍照，对图像中相同像素的连通域进行分析，将图像分割为四个区域；

S24、获取扁线顶部白色斑点中心点像素坐标，其中，当扁线间存在间隙时会获取扁线顶部两个白色斑点中心点像素坐标，计算两个坐标中心点，将该中心点作为焊接点，当扁线间不存在间隙时直接获取扁线顶部白色斑点坐标作为焊接点；以及

S25、根据每个焊接点所在区域的坐标转换关系将焊接点的像素坐标转换为实际坐标并发送至激光焊接系统，以引导激光焊接系统的激光器移动定位。

下面对本定位引导方法进行详细说明。

为了提高定位精度，采用双相机移动两次位置拍摄定子，其视觉组件包含两个相机1、2，这两个相机1、2并排设置在移动滑台3上，并由执行器4带动在两个工作位置进行两次拍照以使相机拍摄完整个定子视野。拍照完成后视觉系统进行数据处理，并进行坐标转换，将转换好的坐标位置发送给激光焊接系统，然后开始焊接。

本发明涉及视觉系统定位引导激光焊接扁线定子端部，包括一种检测及标定的方法：本系统采用视觉算法中Blob分析算法，将图像中相同像素的连通域进行分析。获取扁线顶部白色斑点中心点像素坐标，由于焊接时有两条扁线，当扁线间存在间隙时会获取扁线顶部两个白色斑点中心点像素坐标，计算两个坐标中心点即可准确得到焊接点。

当扁线不存在间隙时直接获取扁线顶部白色斑点坐标即可。再通过视觉标定方法将像素坐标转换成实际坐标并发送到激光焊接系统。

本发明的上述标定方法和定位导引方法可以集成在机械手的视觉系统中，也可以集成在外部的电子设备中，该电子设备可以是服务器，也可以是终端等设备。

其中，服务器可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、网络加速服务(Content Delivery Network，CDN)、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。

终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、智能音箱、智能手表等。终端以及服务器可以通过有线或无线通信方式进行直接或间接地连接。

本计算机可读存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等，其存储有标定程序和定位导引程序，该程序在实施时用于实现上述标定方法的步骤和定位导引方法的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种激光焊接定子端部扁线的视觉定位标定方法，其特征在于，包括：

S11、使两个相机移动并且在两个工作位置进行拍照，以使相机能够拍摄完整个定子视野；

S12、用一块平整的可以覆盖相机拍照两次视野的金属板固定在视野正下方，先用棋盘格校正板校正，以消除图像失真和畸变；

S13、将金属板分为四个区域，通过激光焊接系统在金属板四个区域上分别雕刻九个直径相等的圆，并记录每个区域内每个圆的圆心坐标；

S14、计算每个圆的像素坐标，通过视觉九点标定算法得到每个区域相机坐标系和激光器坐标系的坐标转换关系；以及

S15、将两个相机两个工作位置对应区域的坐标转换关系输出。

2.一种激光焊接定子端部扁线视觉定位引导方法，其特征在于，包括：

S21、建立视觉系统，所述视觉系统控制器、光源和视觉组件，该视觉组件包括在两个工作位置拍照的两个相机，以覆盖整个定子视野；

S22、根据权利要求1所述的激光焊接扁线的视觉定位引导的标定方法获取每个相机在每个工作位置对应的相机坐标系和激光器坐标系的坐标转换关系；

S23、使两个相机在两个工作位置分别进行拍照，对图像中相同像素的连通域进行分析，将图像分割为四个区域；

S24、获取扁线顶部白色斑点中心点像素坐标，其中，当扁线间存在间隙时会获取扁线顶部两个白色斑点中心点像素坐标，计算两个坐标中心点，将该中心点作为焊接点，当扁线间不存在间隙时直接获取扁线顶部白色斑点坐标作为焊接点；以及

S25、根据每个焊接点所在区域的坐标转换关系将焊接点的像素坐标转换为实际坐标并发送至激光焊接系统，以引导激光焊接系统的激光器移动定位。

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