CN208945432U - 一种基于焊缝识别数据滞后的焊枪跟踪系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于焊缝识别数据滞后的焊枪跟踪系统，包括视觉传感系统、图像处理系统、跟踪控制系统、焊枪跟踪系统和控制系统，所述视觉传感系统包括CCD视觉传感器，所述控制系统模块与伺服控制系统相连，所述第一伺服控制系统与第二十字滑块丝杠模组相连，所述第二十字滑块丝杠模组与钟摆器相连，所述焊枪安装在钟摆器上。创新性地将CCD视觉传感器捕捉的焊缝坐标做堆栈处理，遵循先入先出的原则，视觉传感器与焊枪之间的距离L是固定的，根据焊接速度自动计算出滞后时间，并将存储的数据按照滞后时间传给焊枪跟踪系统，进行焊枪位置的调整，充分提高大型结构件的自动化焊接水平。

Description

一种基于焊缝识别数据滞后的焊枪跟踪系统

技术领域

本实用新型涉及焊接技术领域，具体为一种基于焊缝识别数据滞后的焊枪跟踪系统。

背景技术

CN103252560A公开了一种基于CCD视觉传感器焊缝自动跟踪方法，采用单传感器检测位置超前焊枪的情况下计算出焊枪实际焊缝偏差，但由于恶劣的焊接环境等各种不可预见的情况会导致传感器工作失常，焊接精度得不到保障。焊接机器人相对于人工焊接具有显著的提高效率，优化质量，改善劳动条件、提高生产效率等优势，因此，机器人自动化焊接技术成为了制造业的一个主要发展方向，尤其是大型结构件，目前自动化焊接水平较低。目前，焊枪跟踪常用的技术有两种，一种为手动给定轨迹的目标控制方式，另一种为焊缝识别的图像处理方法，前者在大型结构件上并不适用，后者CCD视觉传感器检测位置超前焊枪，使的计算出的焊枪偏差超前于当前的焊缝，焊接精度得不到保障。

随着大型结构件自动化焊接水平的提高，必须采用适当的焊枪跟踪方法。目前常见的方式为单传感器超前检测，这样不可避免的带来了焊枪的调整位置与识别坐标不符。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于焊缝识别数据滞后的焊枪跟踪系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于焊缝识别数据滞后的焊枪跟踪系统，包括视觉传感系统、图像处理系统、跟踪控制系统、焊枪跟踪系统和控制系统，所述视觉传感系统包括CCD视觉传感器，所述CCD 视觉传感器由CCD相机、一字激光器、滤光片、衰减片和盒体组成，所述跟踪控制系统由第二十字滑块丝杠模组、直线位移传感器、第一伺服控制系统组成，所述焊枪跟踪系统由第二十字滑块丝杠模组、第一伺服控制系统六轴加速度姿态传感器、钟摆器组成，焊枪与钟摆器连接，所述控制系统模块连接到跟踪控制系统和焊枪跟踪系统，滤光片、衰减片叠加安装在CCD相机镜头前端，所述CCD相机与一字激光器安装在盒体内部，所述CCD相机与图像处理系统相连，所述图像处理系统与控制系统模块相连，所述控制系统模块与第一伺服控制系统相连，所述第一伺服控制系统与第一十字滑块丝杠模组相连，所述直线位移传感器安装到第一十字滑块丝杠模组上，所述直线位移传感器与控制系统模块相连，所述盒体安装到第一十字滑块丝杠模组上，所述六轴加速度姿态传感器与控制系统模块相连，所述控制系统模块与第二伺服控制系统相连，所述第二伺服控制系统与第二十字滑块丝杠模组相连，所述第二十字滑块丝杠模组与钟摆器相连，所述焊枪安装在钟摆器上。

作为本技术方案的进一步优化，本实用新型一种基于焊缝识别数据滞后的焊枪跟踪系统，所述视觉传感系统安装在跟踪控制系统，所述跟踪控制系统成闭环控制。

作为本技术方案的进一步优化，本实用新型一种基于焊缝识别数据滞后的焊枪跟踪系统，所述第一伺服控制系统和第二伺服控制系统均包括控制器、驱动器、编码器和伺服电机，所述控制器为PLC或者单片机控制器。

作为本技术方案的进一步优化，本实用新型一种基于焊缝识别数据滞后的焊枪跟踪系统，所述跟踪控制系统和焊枪跟踪系统的第二十字滑块丝杠模组工作互不干涉。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型一种基于焊缝识别数据滞后的焊枪跟踪系统，创新性地将CCD视觉传感器捕捉的焊缝坐标做堆栈处理，通过固定跟踪器与焊枪之间的距离，根据焊接速度动态的调整数据的滞后时间，将存储的数据按照滞后时间传给焊枪跟踪系统，进行焊枪位置的调整；并根据角度传感器整定车辆行走轨迹，动态补偿爬行机行走的偏差，以提高焊缝跟踪质量，充分提高大型结构件的自动化焊接水平，具有很高的实用性，大大提升了该一种基于焊缝识别数据滞后的焊枪跟踪系统的使用功能性，保证其使用效果和使用效益，适合广泛推广。

附图说明

图1为本实用新型一种基于焊缝识别数据滞后的焊枪跟踪系统的结构示意图；

图2为本实用新型一种基于焊缝识别数据滞后的焊枪跟踪系统的流程图结构示意图。

图中：1、一字激光器，2、盒体，3、图像处理系统，4、控制系统模块， 5、第一伺服控制系统，6、直线位移传感器，7、第一十字滑块丝杠模组，8、第二伺服控制系统，9、第二十字滑块丝杠模组，10、钟摆器，11、焊枪，12、六轴加速度姿态传感器，13、CCD相机，14、滤光片、15衰减片。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种基于焊缝识别数据滞后的焊枪跟踪系统，包括视觉传感系统、图像处理系统3、跟踪控制系统、焊枪跟踪系统和控制系统，所述视觉传感系统包括CCD视觉传感器，CCD视觉传感器是获取焊缝的图像的途径，所述CCD视觉传感器由CCD相机13、一字激光器1、滤光片14、衰减片15和盒体2组成，一字激光器1发出的激光打在焊缝上会显示出焊缝的特征，由CCD相机13捕捉特征，经图像处理系统3进行分析；

所述图像处理系统3对视觉传感系统获取的图像中的各种随机噪点以及线性畸变进行处理，增强图像，改善成像质量，对图像的特征进行提取，根据焊缝特征求解出相应的坐标，交由跟踪控制系统实现视觉传感系统的实时跟踪；

所述跟踪控制系统由第二十字滑块丝杠模组9、直线位移传感器6、第一伺服控制系统5组成，由CCD视觉传感器获取的图像，并经图像处理系统3 分析后，由第一伺服控制系统5驱动第二十字滑块丝杠模组9，保证CCD视觉传感器的追踪稳定，并由直线位移传感器6反馈偏差量；

所述焊枪跟踪系统由第二十字滑块丝杠模组9、第一伺服控制系统5、六轴加速度姿态传感器12、钟摆器10组成，焊枪11与钟摆器10连接，钟摆器 10控制焊枪11摆动的摆幅与摆速，将视觉传感系统给出的偏差量与六轴加速度姿态传感器12拟合的路径进行计算，给出焊枪11需要修正的位移偏差，交由第一伺服控制系统5执行；

所述控制系统模块4连接到跟踪控制系统和焊枪跟踪系统，通过图像处理系统3对特征的坐标值提取，传送给控制系统模块4，并将当前直线位移传感器6偏移量做堆栈处理，经延时后与六轴加速度姿态传感器12进行拟合，计算出的偏差交由焊枪11跟踪系统执行；

滤光片14、衰减片15叠加安装在CCD相机13镜头前端，所述CCD相机 13与一字激光器1安装在盒体2内部，所述CCD相机13与图像处理系统3相连，所述图像处理系统3与控制系统模块4相连，所述控制系统模块4与第一伺服控制系统5相连，所述第一伺服控制系统5与第一十字滑块丝杠模组7 相连，所述直线位移传感器6安装到第一十字滑块丝杠模组7上，所述直线位移传感器6与控制系统模块4相连，所述盒体2安装到第一十字滑块丝杠模组7上，所述六轴加速度姿态传感器12与控制系统模块4相连，所述控制系统模块4与第二伺服控制系统8相连，所述第二伺服控制系统8与第二十字滑块丝杠模组9相连，所二第二十字滑块丝杠模组9与钟摆器10相连，所述焊枪11安装在钟摆器10上。

具体的，所述视觉传感系统安装在跟踪控制系统，所述跟踪控制系统成闭环控制。

具体的，所述第一伺服控制系统5和第二伺服控制系统8均包括控制器、驱动器、编码器和伺服电机，所述控制器为PLC或者单片机控制器，控制器发脉冲和方向指令给驱动器，驱动器经过计算后驱动伺服电机运转，编码器把伺服电机的实际运行情况反馈给驱动器进行比较并计算偏差，形成闭环控制。

具体的，所述跟踪控制系统和焊枪跟踪系统的第二十字滑块丝杠模组9 工作互不干涉。

具体的，本实用新型一种基于焊缝识别数据滞后的焊枪跟踪系统，使用时，CCD视觉传感器对焊缝特征转换成图像数据，由图像处理系统3对焊缝的偏差进行处理，焊缝坐标数据做堆栈处理，遵循先入先出的原则，视觉传感器与焊枪11之间的距离L是固定的，并将坐标数据传输给控制系统模块4，同时控制系统模块4会根据车速计算出滞后时间，将直线位移传感器6的偏差数据滞后，与六轴加速度姿态传感器12拟合的路径做补偿，计算出焊枪11 相应的偏差数据，控制系统模块4将偏差给到跟踪控制系统做图像跟踪，根据焊接速度自动计算出滞后时间，并将存储的数据按照滞后时间传给焊枪跟踪系统，对焊缝进行实时跟踪焊接。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种基于焊缝识别数据滞后的焊枪跟踪系统，包括视觉传感系统、图像处理系统(3)、跟踪控制系统、焊枪跟踪系统和控制系统，其特征在于：所述视觉传感系统包括CCD视觉传感器，所述CCD视觉传感器由CCD相机(13)、一字激光器(1)、滤光片(14)、衰减片(15)和盒体(2)组成；

所述跟踪控制系统由第二十字滑块丝杠模组(9)、直线位移传感器(6)、第一伺服控制系统(5)组成，所述焊枪跟踪系统由第二十字滑块丝杠模组(9)、第一伺服控制系统(5)、六轴加速度姿态传感器(12)、钟摆器(10)组成，焊枪(11)与钟摆器(10)连接；

所述控制系统模块(4)连接到跟踪控制系统和焊枪跟踪系统，滤光片(14)、衰减片(15)叠加安装在CCD相机(13)镜头前端，所述CCD相机(13)与一字激光器(1)安装在盒体(2)内部，所述CCD相机(13)与图像处理系统(3)相连，所述图像处理系统(3)与控制系统模块(4)相连，所述控制系统模块(4)与第一伺服控制系统(5)相连，所述第一伺服控制系统(5)与第一十字滑块丝杠模组(7)相连，所述直线位移传感器(6)安装到第一十字滑块丝杠模组(7)上，所述直线位移传感器与控制系统模块(4)相连，所述盒体(2)安装到第一十字滑块丝杠模组(7)上；

所述六轴加速度姿态传感器(12)与控制系统模块(4)相连，所述控制系统模块(4)与第二伺服控制系统(8)相连，所述第二伺服控制系统(8)与第二十字滑块丝杠模组(9)相连，所述第二十字滑块丝杠模组(9)与钟摆器(10)相连，所述焊枪(11)安装在钟摆器(10)上。

2.根据权利要求1所述的一种基于焊缝识别数据滞后的焊枪跟踪系统，其特征在于：所述视觉传感系统安装在跟踪控制系统，所述跟踪控制系统成闭环控制。

3.根据权利要求1所述的一种基于焊缝识别数据滞后的焊枪跟踪系统，其特征在于：所述第一伺服控制系统(5)和第二伺服控制系统(8)均包括控制器、驱动器、编码器和伺服电机，所述控制器为PLC或者单片机控制器。

4.根据权利要求1所述的一种基于焊缝识别数据滞后的焊枪跟踪系统，其特征在于：所述跟踪控制系统和焊枪跟踪系统的第二十字滑块丝杠模组(9)工作互不干涉。