[发明专利]基于图像识别技术的全自动焊接系统及其运行方法

权利要求书

1.基于图像识别技术的全自动焊接系统，主要由微机、以及与微机相连的三维伺服机构、垂直光学装置和焊接装置所构成；其中微机上带有键盘、鼠标和显示屏；三维伺服机构包括固定被焊工件的工作台和控制工作台运动的三维伺服电机；垂直光学装置与三维伺服机构上固定的被焊工件的操作面相对，其主要由显微光学装置和设置在显微光学装置目镜上的垂直CCD摄像头组成；垂直光学装置的垂直CCD摄像头将显微光学装置放大的被焊工件图像送入微机；其特征在于：

通过键盘输入或鼠标选择对系统相关参数进行预设，并用鼠标点击被焊工件立体空间上的一个焊点作为起始基准点；垂直光学装置对被焊工件进行图像采集，每次采集图像后，微机为该图像申请缓存；对上述缓存的图像采用黑白与彩色两种处理方式，其中黑白处理方式是用二值化方法对缓存图像进行像素图像处理，而彩色处理方式则是对缓存图像中的每个像素RGB彩色分量计算；最后将黑白处理方式和彩色处理方式所得的计算结果进行比较，如果两者计算结果一致，捕捉图像完成，获得该缓存图像上的焊点坐标；否则将再次采集图像，并重复进行缓存图像的黑白和彩色处理、以及图像的比对；如在系统设定的循环捕捉次数内仍未捕捉到焊点图像，将自动转入人工确定焊点坐标；

微机根据所选择的焊接路径和上述捕获的焊点坐标信息，计算各焊点与焊接装置的焊针对正到达焊接位置时三维伺服机构所需的运动曲线；控制三维伺服机构顺序带动被焊工件运动、使各焊点依次到达焊接位置、被焊工件处于所需方位、控制焊接装置完成焊接所需的各工作步骤。

2.根据权利要求1所述基于图像识别技术的全自动焊接系统，其特征在于：通过键盘键入或鼠标选择的预设参数包括有焊点面积的上下限、被捕捉焊点所占的域范围值、焊点的直径、每次抓图的大小范围、焊点识别模式、和/或焊接路径。

3.根据权利要求1所述基于图像识别技术的全自动焊接系统，其特征在于：微机内设有中央处理器、焊接控制单元、三维运动控制单元、显微放大倍数记录单元、焊点图像存贮单元、焊点图像识别单元、焊点图像对比分析单元、工件焊点定位单元、焊点位置存贮单元、和计算分析单元；

中央处理器完成整个微机的核心控制；

焊接控制单元控制焊接装置完成焊接所需的各工作步骤；

三维运动控制单元控制三维伺服电机的运行；

显微放大倍数记录单元记录存贮显微光学装置的放大倍数；

焊点图像存贮单元将垂直CCD摄像头获取的被焊工件的图像信息进行存贮；

焊点图像识别单元用于自动识别出焊点图像存贮单元内存贮的被焊工件的图像上的焊点；

焊点图像对比分析单元将焊点图像识别单元识别出的焊点与通过键盘键入的焊点参数信息进行比对，滤除干扰信息，保留有效焊点信息；

工件焊点定位单元将焊点图像对比分析单元保留下的焊点信息进行定位存储；

计算分析单元根据焊点位置存贮单元存贮的各焊点定位后的位置数据，计算被焊工件运动曲线，送入三维运动控制单元，向三维伺服机构发出指令。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述基于图像识别技术的全自动焊接系统，其特征在于：还进一步包括有Z轴水平光学系统，该Z轴水平光学系统包括校正光源和水平CCD摄像头，以及设在在微机内的Z轴水平校正单元；水平CCD摄像头与微机内的Z轴水平校正单元相连；校正光源和水平CCD摄像头均与被焊工件的校正面相对，其Z轴水平光学系统所对被焊工件的校正面与垂直光学装置所对被焊工件的操作面相垂直；

固定第一块被焊工件时，确保被焊工件的操作面处于水平状态；水平CCD摄像头将所获得的校正面的图像送入微机，并经由显示屏显示；鼠标框选上述校正面的图像中被光源照射的高亮部分，以确定该校正面的图像中高亮部分在显示屏上所处的Y轴上下限范围来作为基准校正范围；再固定相同规格的被焊工件时，微机自动捕获待校正被焊工件的校正面的图像在显示屏上所处的Y轴上下限范围，并将其与基准校正范围进行对比，当待校正被焊工件的校正面的图像在显示屏上所处的Y轴上下限范围落在基准校正范围内时，则微机判定待校正被焊工件水平；而当待校正被焊工件的校正面的图像在显示屏上所处的Y轴上下限范围落在基准校正范围外时，则微机判定待校正被焊工件不水平，微机控制三维伺服机构带动被焊工件旋转至待校正被焊工件的操作面处于水平位置。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述基于图像识别技术的全自动焊接系统，其特征在于：所述微机内还设有补焊单元，该补焊单元与焊接装置及三维伺服机构相连。