CN113146622A - 一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法 - Google Patents

一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法。本发明将骨架与蒙皮固定在卡具上，调整机器人的基坐标，对蒙皮进行图像采集；对采集到的图片划定特征点的ROI区域，进行特征点识别，确定特征点；根据确定的特征点，生成焊接路径，并保存焊接路径；根据生成的焊接路径，控制焊接机器人通过激光焊枪，对蒙皮的A面和B面进行翻面焊接。本发明单侧焊缝路径识别数据用时不超过3min，避免大量人工示教等工作，全程自动化，节约大量时间成本。本发明计算生成的焊接路径可自动保存，可记录蒙皮下面骨架的焊接路径。

Description

一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法
技术领域
本发明涉及蒙皮骨架焊接技术领域，是一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法。
背景技术
网格状排布的骨架结构，在其两侧覆盖上蒙皮以达到密闭效果。骨架类结构与传统结构相比减重达50％以上，蒙皮骨架结构表面多由多平面拼接而成，工件表面有反光，焊接过程中存在热变形。目前这类结构多采用激光焊接实现蒙皮和骨架上肋筋的连接，一般通过夹具定位，机器人执行示教程序实现焊接，为了控制变形采用多次装夹定位的方式完成，蒙皮骨架结构在焊接过程中，由于蒙皮盖在骨架上，遮挡了骨架上的焊接路径，在实际焊接过程中没办法确定焊接位置是否在盲筋上。蒙皮骨架在焊接工艺上要求工件的A面和B面交替焊接，每次翻面焊接都需要重新进行人工示教，示教时间占整个焊接作业周期的70％以上，效率低。
发明内容
本发明为了缩短焊接作业周期，提高焊接效率，本发明提供了一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法，本发明提供了以下技术方案：
一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法，包括以下步骤：
步骤1：将骨架与蒙皮固定在卡具上，调整机器人的基坐标，对蒙皮进行图像采集；
步骤2：对采集到的图片划定特征点的ROI区域，进行特征点识别，确定特征点；
步骤3：根据确定的特征点，生成焊接路径，并保存焊接路径；
步骤4：根据生成的焊接路径，控制焊接机器人通过激光焊枪，对蒙皮的A面和B面进行翻面焊接。
优选地，所述步骤1具体为：
将骨架与蒙皮固定在卡具上，调整机器人的基坐标，使得机器人X轴和Y轴的运动方向与蒙皮表面平行，将两组条形光源安装在落地支架上，通过调整角度对蒙皮骨架的光线进行补偿，通过相机和镜头对蒙皮骨架的进行图像采集，并将图像数据传输至计算机。
优选地，所述相机采用5k相DAHENG MER-2000-19u3m，镜头采用无畸变镜头V0828-MPY2。
优选地，所述步骤2具体为：
对采集到的图像进行划定特征点的ROI区域，包括：
双直线形心：获取ROI区域内最长的两条直线的形心坐标，适用于获取骨架上的中心点的特征点；
双直线交点：获取ROI区域内最长的两条直线的交点坐标，适用于获取蒙皮上两条边之间的夹角坐标；
单直线中心点：获取ROI区域内最长的直线的中心点坐标，适用于获取蒙皮边沿的点固点和特征点。
优选地，所述步骤3具体为：
使用特征点作为焊点，当使用四个特征点，每2个特征点确定一条直线，2条直线的交点作为焊点；
生成焊接路径，根据确定的焊点生成焊接路径，焊接路径的第一个焊点为焊接起始点，最后一个焊点为焊接结束点，中间的焊点为途径点；
自动保存焊接路径，生成的焊接路径自动保存，并且随时调取路径继续进行焊接。
优选地，所述步骤4具体为：
步骤4.1：根据A面加载骨架特征点，加载A面骨架上标定的ROI区域，在ROI区域中自动提取特征点，A面加载蒙皮特征点，加载A面蒙皮上标定的ROI区域，在ROI中，软件会自动提取特征点，对A面计算焊点，利用识取的特征点，计算出焊点坐标，计算的焊点和路径保存到焊接文件中，进行A面焊接，根据焊接文件记录的位置，控制焊接机器人通过激光焊枪执行焊接完成A面的三点点固，1、2、3、8和10路径的点焊焊接；
根据B面加载骨架特征点，加载B面骨架上标定的ROI区域，在ROI中提取特征点，B面加载蒙皮特征点，加载B面蒙皮上标定的ROI区域，在ROI中提取特征点，对B面计算焊点，利用识取的特征点，计算出焊点坐标，计算的焊点和路径保存到焊接文件中，进行B面焊接，根据焊接文件记录的位置，控制焊接机器人通过激光焊枪执行焊接完成A面三点点固，1、2、3、8和10路径的点焊焊接，并完成B面路径1～7的连续焊接；
步骤4.2：翻回A面，通过视觉采集蒙皮骨架工件的图像，与翻面之前A面进行对比，计算翻面后工件的旋转和平移矩阵，根据矩阵重新计算保存的焊点和路径；继续A面焊接，根据重新计算的焊点和焊接路径，执行焊接完成A面1～12路径的连续焊接；
翻回B面，通过视觉采集蒙皮骨架工件的图像，与翻面之前B面进行对比，计算翻面后工件的旋转和平移矩阵，根据矩阵重新计算保存的焊点和路径，继续B面焊接，根据重新计算的焊点和焊接路径，执行焊接完成B面8～12路径的连续焊接。
优选地，焊接翻面具体为：
步骤5.1：对A面蒙皮固定，再蒙皮边缘处选3点点固蒙皮；对焊缝1、2、3、8和10五条焊缝进行多点点固；
步骤5.2：翻到B面，进行蒙皮边缘3点点固，对焊缝1、2、3、8和10五条焊缝进行多点点固；
步骤5.3：对B面进行连续焊接为1、2、3、4、5、6和7的焊缝；
步骤5.4：翻到A面，进行连续焊接焊缝1-12；
步骤5.5：翻到B面，进行连续焊接焊缝8-12。
本发明具有以下有益效果：
本发明精度高，本发明的视觉识别精度高于0.1mm，机器人重复定位精度高于0.05mm，实际焊接偏差小于0.1mm，满足蒙皮骨架焊接的高精度要求。
本发明可根据蒙皮骨架工件自动生成焊接路径，自动向机器人发送焊接路径及运动控制指令，并控制激光焊枪进行焊接，全程实现自动化。本发明单侧焊缝路径识别数据用时不超过3min，避免大量人工示教等工作，全程自动化，节约大量时间成本。本发明计算生成的焊接路径可自动保存，可记录蒙皮下面骨架的焊接路径，在盖上蒙皮后，即使看不到骨架，也可以完成骨架上路径的焊接。保存的路径还支持未焊接路径的续焊。灵活支持各种工艺焊接要求。
附图说明
图1为双直线形心示意图；
图2为双直线交点示意图；
图3为单直线中心点示意图；
图4为焊点计算示意图；
图5为焊点生成路径；
图6为A面焊缝编号；
图7为B面焊缝编号。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行了详细说明。
具体实施例一：
根据图1至图7所示，本发明提供一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法，包括以下步骤：
一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法，包括以下步骤：
步骤1：将骨架与蒙皮固定在卡具上，调整机器人的基坐标，对蒙皮进行图像采集；
所述步骤1具体为：
将骨架与蒙皮固定在卡具上，调整机器人的基坐标，使得机器人X轴和Y轴的运动方向与蒙皮表面平行，将两组条形光源安装在落地支架上，通过调整角度对蒙皮骨架的光线进行补偿，通过相机和镜头对蒙皮骨架的进行图像采集，并将图像数据传输至计算机。
所述相机采用5k相DAHENG MER-2000-19u3m，镜头采用无畸变镜头V0828-MPY2。通过相机、镜头、光源和落地支架构成视觉采集系统。
步骤2：对采集到的图片划定特征点的ROI区域，进行特征点识别，确定特征点；
所述步骤2具体为：
对采集到的图像进行划定特征点的ROI区域，包括：
双直线形心：获取ROI区域内最长的两条直线的形心坐标，适用于获取骨架上的中心点的特征点；
双直线交点：获取ROI区域内最长的两条直线的交点坐标，适用于获取蒙皮上两条边之间的夹角坐标；
单直线中心点：获取ROI区域内最长的直线的中心点坐标，适用于获取蒙皮边沿的点固点和特征点。
步骤3：根据确定的特征点，生成焊接路径，并保存焊接路径；
所述步骤3具体为：
使用特征点作为焊点，当使用四个特征点，每2个特征点确定一条直线，2条直线的交点作为焊点；
生成焊接路径，根据确定的焊点生成焊接路径，焊接路径的第一个焊点为焊接起始点，最后一个焊点为焊接结束点，中间的焊点为途径点；
自动保存焊接路径，生成的焊接路径自动保存，并且随时调取路径继续进行焊接。
步骤4：根据生成的焊接路径，控制焊接机器人通过激光焊枪，对蒙皮的A面和B面进行翻面焊接。控制机器人和焊接，向机器人程序发送焊接路径。机器人程序根据离线编程软件的焊接路径控制机器人进行运动和焊接。
所述步骤4具体为：
步骤4.1：根据A面加载骨架特征点，加载A面骨架上标定的ROI区域，在ROI区域中自动提取特征点，A面加载蒙皮特征点，加载A面蒙皮上标定的ROI区域，在ROI中，软件会自动提取特征点，对A面计算焊点，利用识取的特征点，计算出焊点坐标，计算的焊点和路径保存到焊接文件中，进行A面焊接，根据焊接文件记录的位置，控制焊接机器人通过激光焊枪执行焊接完成A面的三点点固，1、2、3、8和10路径的点焊焊接；
根据B面加载骨架特征点，加载B面骨架上标定的ROI区域，在ROI中提取特征点，B面加载蒙皮特征点，加载B面蒙皮上标定的ROI区域，在ROI中提取特征点，对B面计算焊点，利用识取的特征点，计算出焊点坐标，计算的焊点和路径保存到焊接文件中，进行B面焊接，根据焊接文件记录的位置，控制焊接机器人通过激光焊枪执行焊接完成A面三点点固，1、2、3、8和10路径的点焊焊接，并完成B面路径1～7的连续焊接；
步骤4.2：翻回A面，通过视觉采集蒙皮骨架工件的图像，与翻面之前A面进行对比，计算翻面后工件的旋转和平移矩阵，根据矩阵重新计算保存的焊点和路径；继续A面焊接，根据重新计算的焊点和焊接路径，执行焊接完成A面1～12路径的连续焊接；
翻回B面，通过视觉采集蒙皮骨架工件的图像，与翻面之前B面进行对比，计算翻面后工件的旋转和平移矩阵，根据矩阵重新计算保存的焊点和路径，继续B面焊接，根据重新计算的焊点和焊接路径，执行焊接完成B面8～12路径的连续焊接。
焊接翻面具体要求为：
步骤5.1：对A面蒙皮固定，再蒙皮边缘处选3点点固蒙皮；对焊缝1、2、3、8和10五条焊缝进行多点点固；
步骤5.2：翻到B面，进行蒙皮边缘3点点固，对焊缝1、2、3、8和10五条焊缝进行多点点固；
步骤5.3：对B面进行连续焊接为1、2、3、4、5、6和7的焊缝；
步骤5.4：翻到A面，进行连续焊接焊缝1-12；
步骤5.5：翻到B面，进行连续焊接焊缝8-12。
以上所述仅是一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法的优选实施方式，一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤1：将骨架与蒙皮固定在卡具上，调整机器人的基坐标，对蒙皮进行图像采集；
步骤2：对采集到的图片划定特征点的ROI区域，进行特征点识别，确定特征点；
步骤3：根据确定的特征点，生成焊接路径，并保存焊接路径；
步骤4：根据生成的焊接路径，控制焊接机器人通过激光焊接头，对蒙皮的A面和B面进行翻面焊接。
2.根据权利要求1所述的一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法，其特征是：所述步骤1具体为：
将骨架与蒙皮固定在卡具上，调整机器人的基坐标，使得机器人X轴和Y轴的运动方向与蒙皮表面平行，将两组条形光源安装在落地支架上，通过调整角度对蒙皮骨架的光线进行补偿，通过相机和镜头对蒙皮骨架的进行图像采集，并将图像数据传输至计算机。
3.根据权利要求2所述的一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法，其特征是：所述相机采用5k相DAHENG MER-2000-19u3m，镜头采用无畸变镜头V0828-MPY2。
4.根据权利要求3所述的一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法，其特征是：所述步骤2具体为：
对采集到的图像进行划定特征点的ROI区域，包括：
双直线形心：获取ROI区域内最长的两条直线的形心坐标，适用于获取骨架上的中心点的特征点；
双直线交点：获取ROI区域内最长的两条直线的交点坐标，适用于获取蒙皮上两条边之间的夹角坐标；
单直线中心点：获取ROI区域内最长的直线的中心点坐标，适用于获取蒙皮边沿的点固点和特征点。
5.根据权利要求1所述的一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法，其特征是：所述步骤3具体为：
使用特征点作为焊点，当使用四个特征点，每2个特征点确定一条直线，2条直线的交点作为焊点；
生成焊接路径，根据确定的焊点生成焊接路径，焊接路径的第一个焊点为焊接起始点，最后一个焊点为焊接结束点，中间的焊点为途径点；
自动保存焊接路径，生成的焊接路径自动保存，并且随时调取路径继续进行焊接。
6.根据权利要求1所述的一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法，其特征是：所述步骤4具体为：
步骤4.1：根据A面加载骨架特征点，加载A面骨架上标定的ROI区域，在ROI区域中自动提取特征点，A面加载蒙皮特征点，加载A面蒙皮上标定的ROI区域，在ROI中，软件会自动提取特征点，对A面计算焊点，利用识取的特征点，计算出焊点坐标，计算的焊点和路径保存到焊接文件中，进行A面焊接，根据焊接文件记录的位置，控制焊接机器人通过激光焊枪执行焊接完成A面的三点点固，1、2、3、8和10路径的点焊焊接；
根据B面加载骨架特征点，加载B面骨架上标定的ROI区域，在ROI中提取特征点，B面加载蒙皮特征点，加载B面蒙皮上标定的ROI区域，在ROI中提取特征点，对B面计算焊点，利用识取的特征点，计算出焊点坐标，计算的焊点和路径保存到焊接文件中，进行B面焊接，根据焊接文件记录的位置，控制焊接机器人通过激光焊枪执行焊接完成A面三点点固，1、2、3、8和10路径的点焊焊接，并完成B面路径1～7的连续焊接；
步骤4.2：翻回A面，通过视觉采集蒙皮骨架工件的图像，与翻面之前A面进行对比，计算翻面后工件的旋转和平移矩阵，根据矩阵重新计算保存的焊点和路径；继续A面焊接，根据重新计算的焊点和焊接路径，执行焊接完成A面1～12路径的连续焊接；
翻回B面，通过视觉采集蒙皮骨架工件的图像，与翻面之前B面进行对比，计算翻面后工件的旋转和平移矩阵，根据矩阵重新计算保存的焊点和路径，继续B面焊接，根据重新计算的焊点和焊接路径，执行焊接完成B面8～12路径的连续焊接。
7.根据权利要求6所述的一种骨架蒙皮结构激光焊接的视觉识别方法，其特征是：焊接翻面具体为：
步骤5.1：对A面蒙皮固定，再蒙皮边缘处选3点点固蒙皮；对焊缝1、2、3、8和10五条焊缝进行多点点固；
步骤5.2：翻到B面，进行蒙皮边缘3点点固，对焊缝1、2、3、8和10五条焊缝进行多点点固；
步骤5.3：对B面进行连续焊接为1、2、3、4、5、6和7的焊缝；
步骤5.4：翻到A面，进行连续焊接焊缝1-12；
步骤5.5：翻到B面，进行连续焊接焊缝8-12。
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