CN115780984A - 一种凸焊机多点定位方法及定位组件 - Google Patents

一种凸焊机多点定位方法及定位组件 Download PDF

Info

Publication number
CN115780984A
CN115780984A CN202310046221.1A CN202310046221A CN115780984A CN 115780984 A CN115780984 A CN 115780984A CN 202310046221 A CN202310046221 A CN 202310046221A CN 115780984 A CN115780984 A CN 115780984A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nut
coordinate system
image
welding
welding hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310046221.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115780984B (zh
Inventor
赵立
邵杰
管晔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuxi Zhenhua Auto Parts Co ltd
Original Assignee
Wuxi Zhenhua Auto Parts Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuxi Zhenhua Auto Parts Co ltd filed Critical Wuxi Zhenhua Auto Parts Co ltd
Priority to CN202310046221.1A priority Critical patent/CN115780984B/zh
Publication of CN115780984A publication Critical patent/CN115780984A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115780984B publication Critical patent/CN115780984B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Image Analysis (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

本发明提供一种凸焊机多点定位方法及定位组件，方法包括：实时采集板件表面图像信息、螺母移动组件上的夹持件在组件坐标系下的初始三维坐标；定位得到二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合；转换为组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息；确定整个板件全部螺母焊接点凸焊上螺母的路径，按照该路径控制凸焊机螺母移动组件完成所有焊接点的螺母凸焊。本发明通过螺母焊接孔定位信息集合确定过程可以提高螺母焊接孔中心点的定位信息的准确度，并逐步转化为螺母移动组件所在的组件三维坐标系中的螺母焊接孔的三维坐标信息，进而再通过遗传神经算法优化多个螺母焊接孔焊接完成的最优路径，减少了生产成本并缩短了凸焊机焊接的生产周期。

Description

一种凸焊机多点定位方法及定位组件
技术领域
本发明属于凸焊机定位技术领域，具体涉及一种凸焊机多点定位方法及定位组件。
背景技术
螺纹连接是零部件装配连接的主要方式，广泛应用于汽车、航空、家电等行业。在汽车制造中，为提高车身装配质量、减少车身松动零件数目、提高生产效率，往往将螺母、螺钉、螺柱等紧固件焊接到白车身上。然而，随着车身轻量化的发展，车身结构用钢从全钢车身转向全铝车身和钢铝车身。依据钢铝白车身的概念，在保护驾驶员和乘客生存空间的结构件上采用超高强度的热成形钢，其它零部件则采用铝合金、镁合金等轻材料。因此，为实现螺母与车身板材的牢固连接，可以采用螺母凸焊的方式将螺母与车身板材焊接。现有技术中普遍采用的焊接于汽车板件上的螺母为如申请号为201220659422.6的中国专利公开的四角螺母或如申请号为202010571650.7的中国专利公开的具有三个凸焊脚的凸焊螺母，采用如申请号为201020126670.3的中国专利公开的具有上电极、下电极和定位销的凸焊机定位组件或称为焊接组件，首先将凸焊螺母通过定位销定位至表面铺设板件的下电极上，然后采用气缸给上电极向下的压力，将定位于下电极上的凸焊螺母向下压，采用直流焊接电流或脉冲焊接电流，在凸焊螺母与板件之间形成接触电阻，凸焊电流密集在凸点接触区域，进而通过凸点和板材之间在电极压力的作用而紧密接触的情形下，焊接电流通过凸点接触区域，接触电阻产生大量的电阻热而使凸焊螺母的多个凸焊脚的凸点在接触中心形成熔核，最终使凸焊螺母焊接于板件上；
现有技术中，申请号为201821704227.4的中国专利公开了一种凸焊机用柔性平台，其公开的技术方案中包括有XY向平移滑台，以及沿Z轴上下浮动的台面结构，以及固定在浮动台面上的工件夹具，工件即具有多个可以凸焊上螺母的板件，通过X向导向驱动机构和Y向导向驱动机构的动作，使工件的某一焊接位正对准于凸焊机的上电极和下电极，然后启动凸焊机，上电极将工件下压，工件即压迫浮动台面克服弹簧力下移，使过渡电极的触头部与凸焊机下电极相接触，从而上电极经工件、过渡电极至下电极导通完成焊接，焊接完后，上电极上抬，过渡电极的触头部离开下电极，通过X向导向驱动机构和Y向导向驱动机构的动作，就可将工件上的另一焊接处对准上、下电极，重复上述焊接步骤即能完成工件上的多处焊接；由此可见该专利将滑台、浮动台面以及过渡电极相组合构成了一套自动化工件夹持以及送进的装置，实现了工件的在三维空间内的夹持固定以及自动进给，特别是当工件上有多个焊接处时，能够自动的移动工件。
但是其需要将具有较大体积和不同三维空间构型的工件即板件通过其具有的XY向平移华泰以及Z轴浮动台面进行三维空间内的移动，增加了移动时导致较大体积和空间构型的工件与其他部件的磕碰的几率，进而易损坏工件，且在三维空间内移动工件耗费的电机做功能量较高，进而增加了生产成本，且该专利中并未对如何减少工件上多个焊接处全部焊接完成时行走的路径距离，可能会造成多个焊接处随意行走，造成整个路径较长，导致了整个工件焊接时间较长，进而生产周期较长，生产效率较低。
发明内容
本发明针对上述缺陷，提供一种凸焊机多点定位方法及定位组件。本发明通过将夹持凸焊螺母的夹持件与螺母焊接组件中的Z轴移动组件进行连接，进而通过采集到的板件表面图像信息，转化为二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合，通过转化过程中的螺母焊接孔的轮廓圆周点的剔除可以提高螺母焊接孔中心点的定位信息的准确度，进而再进行空间映射，转化二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合，再通过已经提高了二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合中的具有较高准确度的螺母焊接孔中心点的二维坐标，通过三维空间转化，逐步转化为螺母移动组件所在的组件三维坐标系中的螺母焊接孔的三维坐标信息，进而再通过遗传神经算法优化螺母移动组件上夹持件所在的组件坐标系下的初始三维坐标与多个螺母焊接孔焊接完成的最优路径，通过中央控制计算模块向螺母焊接组件中的X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴伺服电机发出指令，分别驱动X轴移动组件、Y轴移动组件和Z轴移动组件带动夹持件依次到达各个螺母焊接孔进行焊接，减少了焊接完全部螺母所需要行走的路径，减少了生产成本并缩短了凸焊机焊接的生产周期。
本发明提供如下技术方案：一种凸焊机多点定位方法，所述方法用于包括有上电极、下电极和用于定位螺母凸焊位置的定位轴的凸焊机中的螺母移动组件在焊接板件上的多个螺母焊接孔的定位，所述方法包括以下步骤：
S1：实时采集板件表面图像信息、所述螺母移动组件上的夹持件在组件坐标系下的初始三维坐标；
S2：根据所述S1步骤实时采集得到的板件表面图像信息，定位得到二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合；
S3：根据所述S2步骤定位得到的螺母焊接孔定位信息集合，转换为组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息；
S4：根据所述组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息，确定所述螺母移动组件上与相邻的多个螺母焊接点之间的最短距离，进而确定整个板件全部螺母焊接点凸焊上螺母的路径，按照该路径控制所述凸焊机螺母移动组件完成板件上的所有焊接点的螺母凸焊。
进一步地，所述S2步骤中定位得到二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合包括以下步骤：
S21：在所述S1步骤中实时采集凸焊机板件表面图像信息过程中，采用摄像机采集所述板件上的第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标
Figure SMS_1
，根据采集到第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标
Figure SMS_2
，计算以第i个螺母焊接孔中心点为圆心，半径为r的第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场：
Figure SMS_3
。
其中，
Figure SMS_4
为第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场，i=1, 2 ,…,N，j=1, 2, …,M，
Figure SMS_6
为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点于图像坐标系下二维坐标，
Figure SMS_7
为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点于图像坐标系下二维横坐标，
Figure SMS_8
为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点于图像坐标系下二维横纵坐标；
Figure SMS_9
为第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标，
Figure SMS_10
为第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下二维横坐标，
Figure SMS_11
为第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下二维纵坐标；
Figure SMS_5
为第i个螺母焊接孔中心点的像素强度；
S22：根据所述S21步骤计算得到的第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场进行双边滤波降噪，构建第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值
Figure SMS_12
计算模型：
Figure SMS_13
。
其中，
Figure SMS_14
为周围点与中心点欧式距离权重系数，
Figure SMS_15
为周围点与中心点像素灰度权重系数；
S23：根据所述S22步骤得到的第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值
Figure SMS_16
，构建第i个螺母焊接孔图像径向强度梯度场值计算模型，计算第i个螺母焊接孔的图像径向强度梯度场值，所述第i个螺母焊接孔图像径向强度梯度值计算模型如下：
Figure SMS_17
。
其中，
Figure SMS_19
为所述第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值
Figure SMS_20
相对于两个变量
Figure SMS_21
和
Figure SMS_22
的图像径向强度梯度场值，
Figure SMS_23
为所述第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值
Figure SMS_24
沿所述图像坐标系下x轴方向的单位向量，
Figure SMS_25
为所述第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值
Figure SMS_18
沿所述图像坐标系下y轴方向的单位向量；
S24：判断所述S23步骤计算得到的所述第i个螺母焊接孔图像径向强度梯度场值是否大于真实边缘圆周点阈值
Figure SMS_26
，若大于，则保留第j个圆周点作为第i个螺母焊接孔的轮廓边缘点，否则重复所述步骤S21-S23；
S25：对所述S24步骤确定得到的以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的K个圆周点作为轮廓边缘点形成的第i个螺母焊接孔的轮廓进行空间映射，进而得到以半径r和K个圆周点的图像坐标系下的坐标
Figure SMS_27
为参数的螺母焊接孔定位信息集合
Figure SMS_28
，其中，K≤M。
进一步地，所述S21步骤中的第i个螺母焊接孔中心点的像素强度
Figure SMS_29
的计算公式如下：
Figure SMS_30
。
其中，f为所述摄像机的焦距，λ为所述摄像机发出的红外线波长，P为摄像机发出红外线的功率，μ为摄像机发射红外线的频率。
进一步地，所述S22步骤中周围点与中心点欧式距离权重系数
Figure SMS_31
的计算公式为：
Figure SMS_32
。
其中，
Figure SMS_33
为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点与第i个螺母焊接孔中心点之间的距离标准差；
所述S22步骤中周围点与中心点像素灰度权重系数
Figure SMS_34
的计算公式为：
Figure SMS_35
。
其中，
Figure SMS_36
为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点与第i个螺母焊接孔中心点之间的灰度标准差；
Figure SMS_37
为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点的图像灰度值，
Figure SMS_38
为第i个螺母焊接孔中心点的灰度值。
进一步地，所述S25步骤中，对所述S24步骤确定得到的以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的K个圆周点作为轮廓边缘点形成的第i个螺母焊接孔的轮廓进行空间映射的参数转换公式如下：
Figure SMS_39
；
Figure SMS_40
；
Figure SMS_41
；
其中，
Figure SMS_42
为第i个螺母焊接孔中心点为圆心的螺母焊接孔轮廓边缘上的第j个圆周点与其圆心的连线相对于图像坐标系x轴的夹角，
Figure SMS_43
；通过上述对K个圆周点均进行空间映射的参数转换，得到二维平面内、以半径r和K个圆周点的图像坐标系下的坐标
Figure SMS_44
为参数的螺母焊接孔定位信息集合
Figure SMS_45
。
进一步地，所述S24步骤中，用于判断真实边缘圆周点阈值的计算公式如下：
Figure SMS_46
，
Figure SMS_47
为N个螺母焊接孔的经过双边滤波降噪后的图像强度梯度值
Figure SMS_48
中的最大值。
进一步地，所述S3步骤中转换为组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息，包括以下步骤：
S31：根据所述S2步骤得到的二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合
Figure SMS_49
中的第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标
Figure SMS_50
，构建所述第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标
Figure SMS_51
与摄像机三维坐标系转换等式，将所述第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标
Figure SMS_52
，转换为第i个螺母焊接孔中心点于摄像机三维坐标系下的三维坐标
Figure SMS_53
：
Figure SMS_54
；
其中，
Figure SMS_55
为摄像机于图像坐标系下横轴方向上的焦距，
Figure SMS_56
摄像机于图像坐标系下纵轴方向上的焦距；
Figure SMS_57
为所述S1步骤采集到的板件表面图像于图像坐标系下的主点横坐标；
Figure SMS_58
为所述S1步骤采集到的板件表面图像于图像坐标系下的主点纵坐标；
Figure SMS_59
、
Figure SMS_60
和
Figure SMS_61
分别为第i个螺母焊接孔中心点于摄像机三维坐标系下x轴坐标、y轴坐标和z轴坐标；
S32：构建三维坐标转换矩阵A，将所述S31步骤转换得到的第i个螺母焊接孔中心点于摄像机三维坐标系下的三维坐标
Figure SMS_62
转换为组件坐标系下的三维坐标
Figure SMS_63
：
Figure SMS_64
。
进一步地，所述三维坐标转换矩阵A的计算公式如下：
Figure SMS_65
；
Figure SMS_66
；
Figure SMS_67
；
Figure SMS_68
；
Figure SMS_69
；
Figure SMS_70
；
Figure SMS_71
；
其中，
Figure SMS_72
为所述摄像机相对于组件坐标系y轴的单位移动坐标矩阵，
Figure SMS_73
为所述摄像机相对于组件坐标系x轴的单位移动坐标矩阵，
Figure SMS_74
为所述摄像机相对于组件坐标系z轴的单位移动坐标矩阵；
Figure SMS_75
为所述摄像机相对于组件坐标系y轴的单位移动像素，
Figure SMS_76
为所述摄像机相对于组件坐标系y轴的旋转角度矩阵，
Figure SMS_77
所述摄像机相对于组件坐标系x轴的旋转角度矩阵，
Figure SMS_78
为所述摄像机相对组件坐标系z轴的旋转角度矩阵；β为摄像机相对于组件坐标系沿y轴的旋转转换角度，α为摄像机相对于组件坐标系沿x轴的旋转转换角度，γ为摄像机相对于组件坐标系沿z轴的旋转转换角度。
进一步地，所述S4步骤包括以下步骤：
S41：计算于组件坐标系下夹有被凸焊螺母的螺母移动组件
Figure SMS_79
与第i个螺母焊接孔
Figure SMS_80
之间的距离
Figure SMS_81
：
Figure SMS_82
。
S42：采用遗传算法优化N个所述距离
Figure SMS_83
，构建适应度函数
Figure SMS_84
:
Figure SMS_85
。
S43：判断所述螺母移动组件在相邻的多个螺母焊接点之间选择第i个螺母焊接孔为行进目标，是否使整个路径最短；若使整个路径最短，则选择第i个螺母焊接孔为行进目标，否则重复所述S41-S43步骤确定所述螺母移动组件上与相邻的多个螺母焊接点之间的最短距离；使整个路径最短的适应度指标为使
Figure SMS_86
选择不同的第i个螺母焊接孔时的多个计算结果中的最小值。
本发明还提供采用如上所述方法的凸焊机多点定位组件，所述组件包括移动被焊接螺母的螺母移动组件，所述组件还包括信息采集模块、螺母焊接孔筛选计算模块、定位信息转换分析模块以及中央计算控制模块；
所述螺母移动组件包括X轴移动组件、驱动X轴移动组件的X轴伺服电机、Y轴移动组件、驱动Y轴移动组件的Y轴伺服电机、Z轴移动组件和驱动Z轴移动组件的Z轴伺服电机以及夹持被焊接螺母的夹持件，所述Z轴移动组件与所述夹持件连接；
所述信息采集模块，用于实时采集板件表面图像信息、所述螺母移动组件上的夹持件于组件坐标系下的初始三维坐标；
所述螺母焊接孔筛选计算模块，用于根据实时采集得到的板件表面图像信息，定位得到二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合；
所述定位信息转换分析模块，用于根据定位得到的螺母焊接孔定位信息集合，转换为组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息；
所述中央计算控制模块，用于根据所述组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息，确定所述螺母移动组件上与相邻的多个螺母焊接点之间的最短距离，进而确定整个板件全部螺母焊接点凸焊上螺母的路径，按照该路径控制所述凸焊机螺母移动组件完成板件上的所有焊接点的螺母凸焊。
本发明的有益效果为：
1、本发明在根据实时采集得到的板件表面图像信息，定位得到二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合过程中，通过首先采用摄像机采集板件上的第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标
Figure SMS_87
，然后计算以第i个螺母焊接孔中心点为圆心，半径为r的第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场
Figure SMS_88
，再通过计算以第i个螺母焊接孔中心点为圆心的圆上的周围点与中心点欧式距离权重系数
Figure SMS_89
、周围点与中心点像素灰度权重系数
Figure SMS_90
对其进行进一步限定，从轮廓边缘距离中心点的距离以及灰度的角度方面的差异对图像强度梯度场
Figure SMS_91
进行了双边降噪滤波，得到双边滤波降噪后的图像强度梯度值
Figure SMS_92
，进而可以从周围点与中心点的距离的角度以及图像灰度值对周围点判断是否应该剔除，进而提高了最终得到的周围点形成的以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的螺母焊接孔轮廓的准确性。
2、本发明在定位得到二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合时，最终通过判断第i个螺母焊接孔图像径向强度梯度场值是否大于真实边缘圆周点阈值
Figure SMS_93
，得到小于等于初始采集到的M个圆周点的K个圆周点形成的第i个螺母焊接孔的轮廓边缘，通过对K个圆周点均进行空间映射的参数转换，得到二维平面内、以半径r和K个圆周点的图像坐标系下的坐标
Figure SMS_94
为参数的螺母焊接孔定位信息集合
Figure SMS_95
，可以使二维平面内的螺母焊接孔定位信息简化至三个参数，即半径r和K个圆周点的图像坐标系下的横坐标
Figure SMS_96
和总坐标
Figure SMS_97
的信息集合，便于后期的组件坐标系、摄像机三维坐标系以及图像坐标系的参数转换，并减少了不必要的其他参数的引入所带来的计算误差的出现。
3、本发明根据组件坐标系和摄像机三维坐标系之间的相对位置关系，分别建立组件坐标系、摄像机三维坐标系和摄像机采集的图像坐标系下的第i个螺母焊接孔的位置坐标，通过运动结构模型和齐次坐标变换理论，可得组件坐标下各坐标系的复合坐标变换矩阵，进而最终通过不同坐标系的转换矩阵的变换，得到最终确定的第i个螺母焊接孔于组件坐标系下的三维坐标位置，可以与采集到的夹持件的三维坐标位置信息处于同一个三维坐标系内，进而有利于遗传神经优化算法的计算，采用遗传神经算法进一步优化夹持件移动至所有的螺母焊接孔的行进路径，使整个路径最短，节省凸焊所需要的生产时间。
4、本发明通过遗传神经算法构建与组件坐标系下夹有被凸焊螺母的螺母移动组件
Figure SMS_98
与第i个螺母焊接孔
Figure SMS_99
之间的距离
Figure SMS_100
相关的适应度函数，进而通过使
Figure SMS_101
选择不同的第i个螺母焊接孔时的多个计算结果中的最小值判断螺母移动组件在相邻的多个螺母焊接点之间选择第i个螺母焊接孔为行进目标，是否使整个路径最短，进而优化得到螺母移动组件上夹持件所在的组件坐标系下的初始三维坐标与多个螺母焊接孔焊接完成的最优路径，通过中央控制计算模块向螺母焊接组件中的X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴伺服电机发出指令，分别驱动X轴移动组件、Y轴移动组件和Z轴移动组件带动夹持件依次到达各个螺母焊接孔进行焊接，减少了焊接完全部螺母所需要行走的路径，减少了生产成本并缩短了凸焊机焊接的生产周期。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为本发明提供的一种凸焊机多点定位方法的流程示意图；
图2为本发明提供的方法中S2步骤中定位得到二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合的流程示意图；
图3为本发明提供的方法中S3步骤中将螺母焊接孔定位信息集合转换为组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息的流程示意图；
图4为本发明提供的方法中S4步骤确定整个板件全部螺母焊接点凸焊上螺母的路径的流程示意图；
图5为本发明提供的凸焊机多点定位组件的结构示意图。
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，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明提供的一种凸焊机多点定位方法的流程示意图，本发明提供的方法用于包括有上电极、下电极和用于定位螺母凸焊位置的定位轴的凸焊机中的螺母移动组件在焊接板件上的多个螺母焊接孔的定位，本发明提供的凸焊机多点定位方法包括以下步骤：
S1：实时采集板件表面图像信息、螺母移动组件上的夹持件在组件坐标系下的初始三维坐标
Figure SMS_102
；
S2：根据S1步骤实时采集得到的板件表面图像信息，定位得到二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合
Figure SMS_103
；
S3：根据S2步骤定位得到的螺母焊接孔定位信息集合
Figure SMS_104
，转换为组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息
Figure SMS_105
；
S4：根据组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息，确定螺母移动组件上与相邻的多个螺母焊接点之间的最短距离，进而确定整个板件全部螺母焊接点凸焊上螺母的路径，按照该路径控制凸焊机螺母移动组件完成板件上的所有焊接点的螺母凸焊。
作为本发明的一个优选实施例，如图2所示，S2步骤定位得到二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合
Figure SMS_106
包括以下步骤：
S21：在S1步骤中实时采集凸焊机板件表面图像信息过程中，采用摄像机采集板件上的第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标
Figure SMS_107
，根据采集到第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标
Figure SMS_108
，计算以第i个螺母焊接孔中心点为圆心，半径为r的第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场：
Figure SMS_109
。
其中，
Figure SMS_111
为第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场，i=1, 2 ,…, N，j=1, 2, …,M，
Figure SMS_112
为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点于图像坐标系下二维坐标，
Figure SMS_113
为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点于图像坐标系下二维横坐标，
Figure SMS_114
为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点于图像坐标系下二维横纵坐标；
Figure SMS_115
为第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标，
Figure SMS_116
为第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下二维横坐标，
Figure SMS_117
为第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下二维纵坐标；
Figure SMS_110
为第i个螺母焊接孔中心点的像素强度；
S22：根据S21步骤计算得到的第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场进行双边滤波降噪，构建第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值
Figure SMS_118
计算模型：
Figure SMS_119
。
其中，
Figure SMS_120
为周围点与中心点欧式距离权重系数，周围点与中心点的欧式距离越远，则
Figure SMS_121
作用后得到的图像强度梯度值越小，
Figure SMS_122
为周围点与中心点像素灰度权重系数，周围点和中心点的像素灰度差别越大，
Figure SMS_123
作用后得到的图像强度梯度值越小，
Figure SMS_124
的作用为降低以中心点为圆心、r为半径的周围点形成的第i个螺母焊接孔的边缘由于摄像机照射角度的不同而产生的灰度对其最终的第i个螺母焊接孔的边缘轮廓确定产生的影响；
S23：根据S22步骤得到的第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值
Figure SMS_125
，构建第i个螺母焊接孔图像径向强度梯度场值计算模型，计算第i个螺母焊接孔的图像径向强度梯度场值，径向强度梯度场为以第i个螺母焊接孔中心点为基点，沿垂直于图像坐标系下的z轴方向径向深度向x轴和y轴扩散的强度梯度场，第i个螺母焊接孔图像径向强度梯度值计算模型如下：
Figure SMS_126
。
其中，
Figure SMS_128
为第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值
Figure SMS_129
相对于两个变量
Figure SMS_130
和
Figure SMS_131
的图像径向强度梯度场值，
Figure SMS_132
为第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值
Figure SMS_133
沿图像坐标系下x轴方向的单位向量，
Figure SMS_134
为第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值
Figure SMS_127
沿图像坐标系下y轴方向的单位向量；
S24：判断S23步骤计算得到的第i个螺母焊接孔图像径向强度梯度场值是否大于真实边缘圆周点阈值
Figure SMS_135
，即判断S23步骤计算得到的
Figure SMS_136
是否大于
Figure SMS_137
，若大于，则保留第j个圆周点作为第i个螺母焊接孔的轮廓边缘点，否则重复步骤S21-S23；
S25：对S24步骤确定得到的以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的K个圆周点作为轮廓边缘点形成的第i个螺母焊接孔的轮廓进行空间映射，进而得到以半径r和K个圆周点的图像坐标系下的坐标
Figure SMS_138
为参数的螺母焊接孔定位信息集合
Figure SMS_139
，其中，K≤M。
进一步地，S21步骤中的第i个螺母焊接孔中心点的像素强度
Figure SMS_140
的计算公式如下：
Figure SMS_141
其中，f为摄像机的焦距，λ为摄像机发出的红外线波长，P为摄像机发出红外线的功率，μ为摄像机发射红外线的频率。
进一步地，S22步骤中周围点与中心点欧式距离权重系数
Figure SMS_142
的计算公式为：
Figure SMS_143
。
其中，
Figure SMS_144
为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点与第i个螺母焊接孔中心点之间的距离标准差，
Figure SMS_145
；
通过周围点与中心点欧式距离权重系数的加权，可以剔除掉离中心点较远的周围点，避免最终得到的周围点形成的以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的螺母焊接孔轮廓产生较大的偏差，导致最终螺母焊接孔位置定位错误，发生错焊或者偏焊的情况发生；
S22步骤中周围点与中心点像素灰度权重系数
Figure SMS_146
的计算公式为：
Figure SMS_147
。
其中，
Figure SMS_148
为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点与第i个螺母焊接孔中心点之间的灰度标准差，
Figure SMS_149
；
Figure SMS_150
为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点的图像灰度值，
Figure SMS_151
为第i个螺母焊接孔中心点的灰度值；
Figure SMS_152
；
Figure SMS_153
。
周围点与中心点像素灰度权重系数
Figure SMS_154
反应了以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的螺母焊接孔轮廓边缘灰度的差异，反应了轮廓边缘图像细节反差变化的情况以及轮廓边缘图像的相对清晰度，周围点与中心点像素灰度权重系数
Figure SMS_155
越小，表明了轮廓边缘图像细节相邻点的像素灰度值反差越大，通过周围点与中心点像素灰度权重系数
Figure SMS_156
的附加加权，进一步从轮廓边缘灰度的角度方面的差异对图像强度梯度场
Figure SMS_157
进行了降噪滤波，进一步提高了二维平面内的螺母焊接孔定位的准确度。
进一步地，S25步骤中，对S24步骤确定得到的以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的K个圆周点作为轮廓边缘点形成的第i个螺母焊接孔的轮廓进行空间映射的参数转换公式如下：
Figure SMS_158
；
Figure SMS_159
；
Figure SMS_160
；
其中，
Figure SMS_161
为第i个螺母焊接孔中心点为圆心的螺母焊接孔轮廓边缘上的第j个圆周点与其圆心的连线相对于图像坐标系x轴的夹角，
Figure SMS_162
；通过上述对K个圆周点均进行空间映射的参数转换，得到二维平面内、以半径r和K个圆周点的图像坐标系下的坐标
Figure SMS_163
为参数的螺母焊接孔定位信息集合
Figure SMS_164
。
S24步骤中，用于判断真实边缘圆周点阈值的计算公式如下：
Figure SMS_165
，
Figure SMS_166
为N个螺母焊接孔的经过双边滤波降噪后的图像强度梯度值
Figure SMS_167
中的最大值。
作为本发明的另一个优选实施例，如图3所示，S3步骤中转换为组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息
Figure SMS_168
，包括以下步骤：
S31：根据S2步骤得到的二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合
Figure SMS_169
中的第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标
Figure SMS_170
，构建第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标
Figure SMS_171
与摄像机三维坐标系转换等式，将第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标
Figure SMS_172
，转换为第i个螺母焊接孔中心点于摄像机三维坐标系下的三维坐标
Figure SMS_173
：
Figure SMS_174
；
其中，
Figure SMS_175
为摄像机于图像坐标系下横轴方向上的焦距，
Figure SMS_176
摄像机于图像坐标系下纵轴方向上的焦距；
Figure SMS_177
为S1步骤采集到的板件表面图像于图像坐标系下的主点横坐标；
Figure SMS_178
为S1步骤采集到的板件表面图像于图像坐标系下的主点纵坐标，主点即板件表面图像于图像坐标系下图像的中心点；
Figure SMS_179
、
Figure SMS_180
和
Figure SMS_181
分别为第i个螺母焊接孔中心点于摄像机三维坐标系下x轴坐标、y轴坐标和z轴坐标；
S32：构建三维坐标转换矩阵A，将S31步骤转换得到的第i个螺母焊接孔中心点于摄像机三维坐标系下的三维坐标
Figure SMS_182
转换为组件坐标系下的三维坐标
Figure SMS_183
：
Figure SMS_184
。
进一步地，三维坐标转换矩阵A的计算公式如下：
Figure SMS_185
；
Figure SMS_186
；
Figure SMS_187
；
Figure SMS_188
；
Figure SMS_189
；
Figure SMS_190
；
Figure SMS_191
；
其中，
Figure SMS_192
为摄像机相对于组件坐标系y轴的单位移动坐标矩阵，
Figure SMS_193
为摄像机相对于组件坐标系x轴的单位移动坐标矩阵，
Figure SMS_194
为摄像机相对于组件坐标系z轴的单位移动坐标矩阵；
Figure SMS_195
为摄像机相对于组件坐标系y轴的单位移动像素，
Figure SMS_196
为摄像机相对于组件坐标系y轴的旋转角度矩阵，
Figure SMS_197
摄像机相对于组件坐标系x轴的旋转角度矩阵，
Figure SMS_198
为摄像机相对组件坐标系z轴的旋转角度矩阵；β为摄像机相对于组件坐标系沿y轴的旋转转换角度，α为摄像机相对于组件坐标系沿x轴的旋转转换角度，γ为摄像机相对于组件坐标系沿z轴的旋转转换角度；α、β和γ可以采用激光倾角传感器进行测量得到。
根据组件坐标系和摄像机三维坐标系之间的相对位置关系，分别建立组件坐标系、摄像机三维坐标系和摄像机采集的图像坐标系下的第i个螺母焊接孔的位置坐标，通过运动结构模型和齐次坐标变换理论，可得组件坐标下各坐标系的复合坐标变换矩阵，进而最终通过不同坐标系的转换矩阵的变换，得到最终确定的第i个螺母焊接孔于组件坐标系下的三维坐标位置，可以与采集到的夹持件的三维坐标位置信息处于同一个三维坐标系内，进而有利于遗传神经优化算法的计算，采用遗传神经算法进一步优化夹持件移动至所有的螺母焊接孔的行进路径，使整个路径最短，节省凸焊所需要的生产时间。
作为本发明的另一个优选实施例，如图4所示，S4步骤包括以下步骤：
S41：计算于组件坐标系下夹有被凸焊螺母的螺母移动组件
Figure SMS_199
与第i个螺母焊接孔
Figure SMS_200
之间的距离
Figure SMS_201
：
Figure SMS_202
。
S42：采用遗传算法优化N个距离
Figure SMS_203
，构建适应度函数
Figure SMS_204
:0
Figure SMS_205
。
S43：判断螺母移动组件在相邻的多个螺母焊接点之间选择第i个螺母焊接孔为行进目标，是否使整个路径最短，整个路径即为凸焊机螺母移动组件完成板件上的所有焊接点的螺母凸焊的螺母焊接所走过的路径；若使整个路径最短，则选择第i个螺母焊接孔为行进目标，否则重复S41-S43步骤确定螺母移动组件上与相邻的多个螺母焊接点之间的最短距离；使整个路径最短的适应度指标为使
Figure SMS_206
选择不同的第i个螺母焊接孔时的多个计算结果中的最小值。
如图5所示，本发明还提供一种采用如上方法的凸焊机多点定位组件，组件包括移动被焊接螺母的螺母移动组件，组件还包括信息采集模块、螺母焊接孔筛选计算模块、定位信息转换分析模块以及中央计算控制模块；
螺母移动组件包括X轴移动组件、驱动X轴移动组件的X轴伺服电机、Y轴移动组件、驱动Y轴移动组件的Y轴伺服电机、Z轴移动组件和驱动Z轴移动组件的Z轴伺服电机以及夹持被焊接螺母的夹持件，Z轴移动组件均与夹持件连接；螺母移动组件的X轴移动组件、Y轴移动组件和Z轴移动组件分别沿组件坐标系的x轴、y轴和z轴移动，
信息采集模块，用于实时采集板件表面图像信息、螺母移动组件上的夹持件于组件坐标系下的初始三维坐标
Figure SMS_207
；
信息采集模块包括设置于板件上方的红外摄像机，红外摄像机用于实时采集第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标
Figure SMS_208
；红外摄像机处于摄像机三维坐标系内；螺母移动组件上的夹持件于组件坐标系下的初始三维坐标
Figure SMS_209
可以采用陀螺仪、惯性传感器或MEMS传感器进行实时采集；
螺母焊接孔筛选计算模块，用于根据实时采集得到的板件表面图像信息，定位得到二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合
Figure SMS_210
；
定位信息转换分析模块，用于根据定位得到的螺母焊接孔定位信息集合
Figure SMS_211
，转换为组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息
Figure SMS_212
；定位信息转换分析模块包括了测量摄像机相对于组件坐标系沿x轴、y轴和z轴的旋转转换角度α、β和γ的测量传感器；
中央计算控制模块，用于根据组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息
Figure SMS_213
，确定螺母移动组件上与相邻的多个螺母焊接点之间的最短距离，进而确定整个板件全部螺母焊接点凸焊上螺母的路径，按照该路径控制凸焊机螺母移动组件完成板件上的所有焊接点的螺母凸焊；
螺母移动组件根据中央计算控制模块输出的三维坐标信息于组件坐标系内分别驱动X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴伺服电机，进而分别带动X轴移动组件、Y轴移动组件和Z轴移动组件按照中央控制模块输出的三维坐标信息以及路径带动夹持件依次定位至要进行凸焊的螺母焊接孔处，首先通过X轴移动组件和Y轴移动组件在XY轴平面内进行移动，然后通过Z轴移动组件带动夹持件到达最终定位的第i个螺母焊接孔在组件坐标系下的坐标
Figure SMS_214
所在位置。
X轴移动组件、Y轴移动组件以及Z轴移动组件可以采用现有技术中的导轨与支架的组合形式，使伺服电机驱动支架在导轨上移动，进而实现X轴、Y轴和Z轴的移动，或者也可以采用滚珠丝杠与内螺纹套筒的组合形式，使伺服电机驱动滚珠丝杠在内螺纹套筒内移动，进而实现X轴、Y轴和Z轴的移动；也可以采用其他能够实现X轴、Y轴和Z轴移动的现有技术中的机械结构部件。
本发明可以通过与中央控制计算模块通信连接的螺母移动组件带动夹持凸焊螺母的夹持件在组件坐标系内进行三维移动，进而可以避免带动较大质量的汽车板件在三维坐标系内移动所需要的较大的能量消耗，增大了凸焊机的灵活性的同时，减少了生产成本，并缩短了凸焊的生产周期。
本发明提供的凸焊定位组件可根据不同焊件生产需求更换终端夹持螺母的夹持件和螺母移动组件，具有广泛的适用性，极大地提高了凸焊过程的安全性、灵活性与重构性，极大地提高了生产效率。
需要说明的是，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。并且本文中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包
括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种凸焊机多点定位方法，所述凸焊机多点定位方法方法用于包括有上电极、下电极和用于定位螺母凸焊位置的定位轴的凸焊机中的螺母移动组件在焊接板件上的多个螺母焊接孔的定位，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：实时采集板件表面图像信息、所述螺母移动组件上的夹持件在组件坐标系下的初始三维坐标；
S2：根据所述S1步骤实时采集得到的板件表面图像信息，定位得到二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合；
S3：根据所述S2步骤定位得到的螺母焊接孔定位信息集合，转换为组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息；
S4：根据所述组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息，确定所述螺母移动组件上与相邻的多个螺母焊接点之间的最短距离，进而确定整个板件全部螺母焊接点凸焊上螺母的路径，按照该路径控制所述凸焊机螺母移动组件完成板件上的所有焊接点的螺母凸焊。
2.根据权利要求1所述的一种凸焊机多点定位方法，其特征在于，所述S2步骤中定位得到二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合包括以下步骤：
S21：在所述S1步骤中实时采集凸焊机板件表面图像信息过程中，采用摄像机采集所述板件上的第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标
Figure QLYQS_1
，根据采集到第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标
Figure QLYQS_2
，计算以第i个螺母焊接孔中心点为圆心，半径为r的第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场：
Figure QLYQS_3
，
其中，
Figure QLYQS_5
为第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场，i=1, 2 ,…, N，j=1, 2, …, M，
Figure QLYQS_6
为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点于图像坐标系下二维坐标，
Figure QLYQS_7
为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点于图像坐标系下二维横坐标，
Figure QLYQS_8
为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点于图像坐标系下二维纵坐标；
Figure QLYQS_9
为第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标，
Figure QLYQS_10
为第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下二维横坐标，
Figure QLYQS_11
为第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下二维纵坐标；
Figure QLYQS_4
为第i个螺母焊接孔中心点的像素强度；
S22：根据所述S21步骤计算得到的第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场进行双边滤波降噪，构建第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值
Figure QLYQS_12
计算模型：
Figure QLYQS_13
，
其中，
Figure QLYQS_14
为周围点与中心点欧式距离权重系数，
Figure QLYQS_15
为周围点与中心点像素灰度权重系数；
S23：根据所述S22步骤得到的第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值
Figure QLYQS_16
，构建第i个螺母焊接孔图像径向强度梯度场值计算模型，计算第i个螺母焊接孔的图像径向强度梯度场值，所述第i个螺母焊接孔图像径向强度梯度值计算模型如下：
Figure QLYQS_17
，
其中，
Figure QLYQS_18
为所述第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值
Figure QLYQS_20
相对于两个变量
Figure QLYQS_21
和
Figure QLYQS_22
的图像径向强度梯度场值，
Figure QLYQS_23
为所述第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值
Figure QLYQS_24
沿所述图像坐标系下x轴方向的单位向量，
Figure QLYQS_25
为所述第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值
Figure QLYQS_19
沿所述图像坐标系下y轴方向的单位向量；
S24：判断所述S23步骤计算得到的所述第i个螺母焊接孔图像径向强度梯度场值是否大于真实边缘圆周点阈值
Figure QLYQS_26
，若大于，则保留第j个圆周点作为第i个螺母焊接孔的轮廓边缘点，否则重复所述步骤S21-S23；
S25：对所述S24步骤确定得到的以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的K个圆周点作为轮廓边缘点形成的第i个螺母焊接孔的轮廓进行空间映射，进而得到以半径r和K个圆周点的图像坐标系下的坐标
Figure QLYQS_27
为参数的螺母焊接孔定位信息集合
Figure QLYQS_28
，其中，K≤M。
3.根据权利要求2所述的一种凸焊机多点定位方法，其特征在于，所述S21步骤中的第i个螺母焊接孔中心点的像素强度
Figure QLYQS_29
的计算公式如下：
Figure QLYQS_30
，
其中，f为所述摄像机的焦距，λ为所述摄像机发出的红外线波长，P为摄像机发出红外线的功率，μ为摄像机发射红外线的频率。
4.根据权利要求2所述的一种凸焊机多点定位方法，其特征在于，所述S22步骤中周围点与中心点欧式距离权重系数
Figure QLYQS_31
的计算公式为：
Figure QLYQS_32
，
其中，
Figure QLYQS_33
为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点与第i个螺母焊接孔中心点之间的距离标准差；
所述S22步骤中周围点与中心点像素灰度权重系数
Figure QLYQS_34
的计算公式为：
Figure QLYQS_35
，
其中，
Figure QLYQS_36
为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点与第i个螺母焊接孔中心点之间的灰度标准差；
Figure QLYQS_37
为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点的图像灰度值，
Figure QLYQS_38
为第i个螺母焊接孔中心点的灰度值。
5.根据权利要求2所述的一种凸焊机多点定位方法，其特征在于，所述S25步骤中，对所述S24步骤确定得到的以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的K个圆周点作为轮廓边缘点形成的第i个螺母焊接孔的轮廓进行空间映射的参数转换公式如下：
Figure QLYQS_39
；
Figure QLYQS_40
；
Figure QLYQS_41
；
其中，
Figure QLYQS_42
为第i个螺母焊接孔中心点为圆心的螺母焊接孔轮廓边缘上的第j个圆周点与其圆心的连线相对于图像坐标系x轴的夹角，
Figure QLYQS_43
；通过上述对K个圆周点均进行空间映射的参数转换，得到二维平面内、以半径r和K个圆周点的图像坐标系下的坐标
Figure QLYQS_44
为参数的螺母焊接孔定位信息集合
Figure QLYQS_45
。
6.根据权利要求2所述的一种凸焊机多点定位方法，其特征在于，所述S24步骤中，用于判断真实边缘圆周点阈值的计算公式如下：
Figure QLYQS_46
，
Figure QLYQS_47
为N个螺母焊接孔的经过双边滤波降噪后的图像强度梯度值
Figure QLYQS_48
中的最大值。
7.根据权利要求1所述的一种凸焊机多点定位方法，其特征在于，所述S3步骤中转换为组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息，包括以下步骤：
S31：根据所述S2步骤得到的二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合
Figure QLYQS_49
中的第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标
Figure QLYQS_50
，构建所述第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标
Figure QLYQS_51
与摄像机三维坐标系转换等式，将所述第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标
Figure QLYQS_52
，转换为第i个螺母焊接孔中心点于摄像机三维坐标系下的三维坐标
Figure QLYQS_53
：
Figure QLYQS_54
；
其中，
Figure QLYQS_55
为摄像机于图像坐标系下横轴方向上的焦距，
Figure QLYQS_56
摄像机于图像坐标系下纵轴方向上的焦距；
Figure QLYQS_57
为所述S1步骤采集到的板件表面图像于图像坐标系下的主点横坐标；
Figure QLYQS_58
为所述S1步骤采集到的板件表面图像于图像坐标系下的主点纵坐标；
Figure QLYQS_59
、
Figure QLYQS_60
和
Figure QLYQS_61
分别为第i个螺母焊接孔中心点于摄像机三维坐标系下x轴坐标、y轴坐标和z轴坐标；
S32：构建三维坐标转换矩阵A，将所述S31步骤转换得到的第i个螺母焊接孔中心点于摄像机三维坐标系下的三维坐标
Figure QLYQS_62
转换为组件坐标系下的三维坐标
Figure QLYQS_63
：
Figure QLYQS_64
。
8.根据权利要求7所述的一种凸焊机多点定位方法，其特征在于，所述三维坐标转换矩阵A的计算公式如下：
Figure QLYQS_65
；
Figure QLYQS_66
；
Figure QLYQS_67
；
Figure QLYQS_68
；
Figure QLYQS_69
；
Figure QLYQS_70
；
Figure QLYQS_71
；
其中，
Figure QLYQS_72
为所述摄像机相对于组件坐标系y轴的单位移动坐标矩阵，
Figure QLYQS_73
为所述摄像机相对于组件坐标系x轴的单位移动坐标矩阵，
Figure QLYQS_74
为所述摄像机相对于组件坐标系z轴的单位移动坐标矩阵；
Figure QLYQS_75
为所述摄像机相对于组件坐标系y轴的单位移动像素，
Figure QLYQS_76
为所述摄像机相对于组件坐标系y轴的旋转角度矩阵，
Figure QLYQS_77
所述摄像机相对于组件坐标系x轴的旋转角度矩阵，
Figure QLYQS_78
为所述摄像机相对组件坐标系z轴的旋转角度矩阵；β为摄像机相对于组件坐标系沿y轴的旋转转换角度，α为摄像机相对于组件坐标系沿x轴的旋转转换角度，γ为摄像机相对于组件坐标系沿z轴的旋转转换角度。
9.根据权利要求1所述的一种凸焊机多点定位方法，其特征在于，所述S4步骤包括以下步骤：
S41：计算于组件坐标系下夹有被凸焊螺母的螺母移动组件
Figure QLYQS_79
与第i个螺母焊接孔
Figure QLYQS_80
之间的距离
Figure QLYQS_81
：
Figure QLYQS_82
；
S42：采用遗传算法优化N个所述距离
Figure QLYQS_83
，构建适应度函数
Figure QLYQS_84
:
Figure QLYQS_85
；
S43：判断所述螺母移动组件在相邻的多个螺母焊接点之间选择第i个螺母焊接孔为行进目标，是否使整个路径最短；若使整个路径最短，则选择第i个螺母焊接孔为行进目标，否则重复所述S41-S43步骤确定所述螺母移动组件上与相邻的多个螺母焊接点之间的最短距离；使整个路径最短的适应度指标为使
Figure QLYQS_86
选择不同的第i个螺母焊接孔时的多个计算结果中的最小值。
10.采用如权利要求1-9任意一项所述凸焊机多点定位方法的凸焊机多点定位组件，所述凸焊机多点定位组件包括移动被焊接螺母的螺母移动组件，其特征在于：所述凸焊机多点定位组件还包括信息采集模块、螺母焊接孔筛选计算模块、定位信息转换分析模块以及中央计算控制模块；
所述螺母移动组件包括X轴移动组件、驱动X轴移动组件的X轴伺服电机、Y轴移动组件、驱动Y轴移动组件的Y轴伺服电机、Z轴移动组件和驱动Z轴移动组件的Z轴伺服电机以及夹持被焊接螺母的夹持件，所述Z轴移动组件与所述夹持件连接；
所述信息采集模块，用于实时采集板件表面图像信息、所述螺母移动组件上的夹持件于组件坐标系下的初始三维坐标；
所述螺母焊接孔筛选计算模块，用于根据实时采集得到的板件表面图像信息，定位得到二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合；
所述定位信息转换分析模块，用于根据定位得到的螺母焊接孔定位信息集合，转换为组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息；
所述中央计算控制模块，用于根据所述组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息，确定所述螺母移动组件上与相邻的多个螺母焊接点之间的最短距离，进而确定整个板件全部螺母焊接点凸焊上螺母的路径，按照该路径控制所述凸焊机螺母移动组件完成板件上的所有焊接点的螺母凸焊。
CN202310046221.1A 2023-01-31 2023-01-31 一种凸焊机多点定位方法及定位组件 Active CN115780984B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310046221.1A CN115780984B (zh) 2023-01-31 2023-01-31 一种凸焊机多点定位方法及定位组件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310046221.1A CN115780984B (zh) 2023-01-31 2023-01-31 一种凸焊机多点定位方法及定位组件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115780984A true CN115780984A (zh) 2023-03-14
CN115780984B CN115780984B (zh) 2023-05-05

Family

ID=85429258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310046221.1A Active CN115780984B (zh) 2023-01-31 2023-01-31 一种凸焊机多点定位方法及定位组件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115780984B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116100817A (zh) * 2023-04-04 2023-05-12 联宝(合肥)电子科技有限公司 一种热熔机及其控制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1060822A2 (de) * 1999-06-16 2000-12-20 Udo Prof. Dr. Franz Verfahren zum Anschweissen von Schweisselementen an ein Werkstück
CN102825375A (zh) * 2011-06-14 2012-12-19 深圳市鹏煜威科技有限公司 铜铝柱电阻焊机的焊件定位和抱紧装置
CN108805074A (zh) * 2018-06-06 2018-11-13 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种车道线检测方法及装置
CN208614065U (zh) * 2018-06-28 2019-03-19 无锡市振华汽车部件股份有限公司 一种焊接与检测装置
CN111862037A (zh) * 2020-07-17 2020-10-30 华中科技大学无锡研究院 基于机器视觉的精密孔类零件几何特征检测方法及系统
CN114043045A (zh) * 2021-11-29 2022-02-15 苏州全视智能光电有限公司 一种基于激光视觉的圆孔自动塞焊方法及装置
CN115239801A (zh) * 2022-09-23 2022-10-25 南京博视医疗科技有限公司 一种对象定位方法及装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1060822A2 (de) * 1999-06-16 2000-12-20 Udo Prof. Dr. Franz Verfahren zum Anschweissen von Schweisselementen an ein Werkstück
CN102825375A (zh) * 2011-06-14 2012-12-19 深圳市鹏煜威科技有限公司 铜铝柱电阻焊机的焊件定位和抱紧装置
CN108805074A (zh) * 2018-06-06 2018-11-13 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种车道线检测方法及装置
CN208614065U (zh) * 2018-06-28 2019-03-19 无锡市振华汽车部件股份有限公司 一种焊接与检测装置
CN111862037A (zh) * 2020-07-17 2020-10-30 华中科技大学无锡研究院 基于机器视觉的精密孔类零件几何特征检测方法及系统
CN114043045A (zh) * 2021-11-29 2022-02-15 苏州全视智能光电有限公司 一种基于激光视觉的圆孔自动塞焊方法及装置
CN115239801A (zh) * 2022-09-23 2022-10-25 南京博视医疗科技有限公司 一种对象定位方法及装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116100817A (zh) * 2023-04-04 2023-05-12 联宝(合肥)电子科技有限公司 一种热熔机及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115780984B (zh) 2023-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. Advances techniques of the structured light sensing in intelligent welding robots: a review
CN111618396A (zh) 基于视觉表征的多层多道焊接装置及焊接方法
CN110064819B (zh) 基于结构光的柱面纵向焊缝特征区域提取、焊缝跟踪方法及系统
CN115780984A (zh) 一种凸焊机多点定位方法及定位组件
CN106216842B (zh) 焊接金属板料激光喷丸校形尺寸精度在线控制的方法与装置
Tsai et al. Machine vision based path planning for a robotic golf club head welding system
WO2015120734A1 (zh) 基于机器视觉的焊接轨迹校正专用测试装置及方法
CN110524582A (zh) 一种柔性组对焊接机器人工作站
CN114515924B (zh) 一种基于焊缝识别的塔脚工件自动焊接系统及方法
CN105751199B (zh) 全液压自主移动机械臂的动作方法
JP2007160486A (ja) オフラインプログラミング装置
KR20040106251A (ko) 3차원 건조물의 용접제어방법
CN104384702B (zh) 用于使用能量引导器定位算法改进超声波焊接的系统和方法
CN106269998A (zh) 焊接整体壁板在线自适应激光喷丸校形方法和装置
CN105935830B (zh) 一种智能焊接系统及其焊接方法
Hou et al. A teaching-free welding method based on laser visual sensing system in robotic GMAW
GB2576410A (en) Method and apparatus for producing component parts of aircraft airframes
CN112975190A (zh) 基于视觉传感的多层多道焊接方法、装置、设备和系统
CN113118675A (zh) 一种基于移动平台的机器人焊接系统任务分配与路径规划方法
Geng et al. A method of welding path planning of steel mesh based on point cloud for welding robot
CN117047237B (zh) 一种异形件智能柔性焊接系统与方法
Lei et al. The development of tube-to-tubesheet welding from automation to digitization
CN117300464A (zh) 一种基于结构光相机的相贯线焊缝检测和轨迹优化系统及方法
US20200086416A1 (en) Method and Control Unit for Controlling a Joining Station
CN111880474A (zh) 一种z轴自适应激光加工系统及其加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant