CN205571674U - 基于结构光的焊缝跟踪视觉传感控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于结构光的焊缝跟踪视觉传感控制系统，包括视觉跟踪传感器、机械手、上位机和PC机，所述视觉跟踪传感器包括线激光器、线激光器驱动器、分光镜和智能相机，所述视觉跟踪传感器安装在机械手末端，且机械手上设置有焊枪，能够实现在跟踪的同时进行自动焊接；所述线激光器与线激光器驱动器连接，线激光驱动器与机械手I/O口连接，所述分光镜安装在视觉跟踪传感器的内部；本实用新型具有以下有益效果：(1)、本实用新型系统装置结构简单，易于更换，通用性好；(2)、算法优化，上位机界面操作简单，解决过往的标定繁琐问题；(3)可满足复杂工件条件下的跟踪，实现S型焊缝跟踪。

Description

基于结构光的焊缝跟踪视觉传感控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种焊缝跟踪传感器系统，尤其是基于结构光的焊缝跟踪视觉传感控制系统。

背景技术

近年来，随着人力成本的逐渐上升，工业自动化生产水平的逐渐提高，焊接自动化生产已经是必然的趋势。然而，目前的自动化焊接技术主要是示教再现型，在机器人弧焊过程中可以高精度的重现已示教的动作，但却无法满足实际焊接过程中的复杂情况要求。在实际焊接过程中，由于工件复杂，可能存在一定的加工误差，夹装精度无法达到要求，焊接时的热变形等等因素的存在，使得示教再现这样的方式出现严重偏差，导致焊接质量下降。所以，如何实现焊缝的自动跟踪，是焊接自动化的一个重要研究方向。

此外，许多焊缝跟踪装置对于焊缝的形状要求较高，无法满足复杂工件条件下跟踪焊缝的要求。

实用新型内容

针对现有焊缝跟踪装置的不足，本实用新型提供了一种基于结构光的新型焊缝跟踪传感装置，实现精准度要求高、工件条件复杂情况下的焊缝跟踪，并极大简化装置的复杂度，使得本实用新型更易操作；采用结构光标定算法、手眼标定算法和焊缝查找算法，跟踪速度快，精度高；使用新的智能相机，信号稳定，便于调试。

为了实现上述目的，本实用新型采用下述的技术方案。

提供一种基于结构光的焊缝跟踪视觉传感控制系统，包括视觉跟踪传感器、机械手、上位机和PC机，所述视觉跟踪传感器包括线激光器、线激光器驱动器、分光镜和智能相机，所述视觉跟踪传感器安装在机械手末端，且机械手上设置有焊枪，能够实现在跟踪的同时进行自动焊接；所述线激光器与线激光器驱动器连接，线激光驱动器与机械手I/O口连接，所述分光镜安装在视觉跟踪传感器的内部；智能相机外接有电源，智能相机的外触发口与机械手I/O口连接，通过机械手相应I/O口的电平变化控制智能相机触发采像；智能相机通过网线与PC机相连，智能相机将手眼标定算法和结构光平面标定算法相结合，采用同一套标定图像。

用于结构光视觉跟踪的上位机安装于PC机上，基于Windows XP及以上的操作系统，使用简单方便，操作容易，适用于普通的工程技术人员。上位机通过网线分别与机械手、智能相机连接。智能相机将获取的图片发送至上位机，上位机便进行处理，查找图片中的焊缝，并根据标定结果获取焊缝中心的三维坐标信息。焊缝位置获取成功后，上位机会将此信息发送给机械手，控制机械手运动和旋转，并持续跟踪焊缝。

作为优选，所述智能相机的网口通过用于取像的网线连接到PC机的网口。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)、本实用新型系统装置结构简单，易于更换，通用性好；(2)、算法优化，上位机界面操作简单，解决过往的标定繁琐问题；(3)可满足复杂工件条件下的跟踪，实现S型焊缝跟踪。

附图说明

图1：本实用新型控制系统整体框图；

图2：本实用新型中结构光标定算法流程图；

图3：本实用新型中手眼标定算法流程图；

图4：本实用新型中上位机的功能设计图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做一个详细的说明。

如图1～4所示，本实施例提供一种基于结构光的焊缝跟踪视觉传感控制系统的具体实施例，该基于结构光的焊缝跟踪视觉传感控制系统是一种手眼跟随视觉传感系统，用于自动化焊接技术，可实现S型复杂焊缝的实时跟踪。

如图1所示，本实用新型系统主要包括三个部分：

第一部分是视觉跟踪传感器，所述视觉跟踪传感器包括线激光器、线激光器驱动器、分光镜和智能相机，所述视觉跟踪传感器安装在机械手末端，且机械手上设置有焊枪，能够实现在跟踪的同时进行自动焊接；所述线激光器与线激光器驱动器连接，线激光驱动器与机械手I/O口连接，所述分光镜安装在视觉跟踪传感器的内部；

智能相机外接有电源，智能相机的外触发口与机械手I/O口连接，通过机械手相应I/O口的电平变化控制智能相机触发采像；智能相机的网口通过网线连接到PC机的网口，即实现上位机获取触发图像并进行图像处理，其流程如图1所示。

第二部分是用于结构光立体视觉跟踪的上位机，安装在PC机上，上位机通过网线分别与机械手、智能相机相连接。智能相机获取图片后将图片发送至上位机，上位机便进行处理，查找出图片中的焊缝，并根据标定结果获取焊缝中心的三维坐标信息。焊缝位置获取成功后，上位机会将此信息发送给机械手，控制机械手运动和旋转，并持续跟踪焊缝。

第三部分是机械手，该机械手可通过I/O口控制传感器，并能读取接收上位机的信息，实现实时焊缝跟踪。

为了提高运行精准度，系统在投入使用前需要进行结构参数标定。图2展示了结构光标定算法流程，结构光标定算法；图3展示了手眼标定算法实现流程；在实际操作过程中，只需要在上位机分别点击采样和标定这两个按钮，就可以将复杂的结构光标定过程和手眼标定过程同时完成。如图4中的“系统标定模块”所示，本实用新型将两个标定过程整合为一个模块，极大地提高了操作简便性和系统精准度。

其中：本实用新型中所涉及到的结构光标定算法、手眼标定算法和焊缝查找算法均为本领域常规的算法，本领域常规技术人员结合本实用新型公开说明内容与上述各个算法流程内容相结合均能够编程获得实现。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.基于结构光的焊缝跟踪视觉传感控制系统，其特征在于，包括视觉跟踪传感器、机械手、上位机和PC机，所述视觉跟踪传感器包括线激光器、线激光器驱动器、分光镜和智能相机，所述视觉跟踪传感器安装在机械手末端，且机械手上设置有焊枪；

所述线激光器与线激光器驱动器连接，线激光驱动器与机械手I/O口连接，所述分光镜安装在视觉跟踪传感器的内部；智能相机外接有电源，智能相机的外触发口与机械手I/O口连接，智能相机通过网线与PC机相连，用于结构光视觉跟踪的上位机安装于PC机上，上位机通过网线分别与机械手、智能相机连接。

2.根据权利要求1中所述的基于结构光的焊缝跟踪视觉传感控制系统，其特征在于，所述智能相机的网口通过网线连接到PC机的网口。