[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动焊接系统，具体涉及一种基于图像识别技术的全自动焊接系统及其运行方法。

背景技术

授权公告号为CN100351721C的中国发明专利公开了一种“具有显微图像自动计算定位系统的焊接设备及其运行方法”，包括带有鼠标和显示屏的微机、以及与之相连的显微光学装置、设置在显微光学装置目镜上的CCD摄像头、三维伺服电机和工作台组成的三维伺服机构、及超声波焊接装置。CCD摄像头将显微光学装置放大的被焊工件图像送入微机。微机直接控制显微光学装置的显微放大倍数自动调节机构确定显微光学装置的放大倍数。三维伺服机构中的三维伺服电机根据微机指令带动工作台运动。微机控制超声波焊接装置完成拉线与超声波焊接。在第一块被焊工件焊接时，采用鼠标在屏幕上逐个点击确定被焊工件图像的焊点所在位置并存入微机，微机根据鼠标点击的位置，计算各焊点与焊针对正达到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、使各焊点依次达到焊接位置、被焊工件所处方位、控制焊接装置完成焊接所需的各工作步骤；再焊接相同规格的被焊工件时，先以鼠标点击屏幕当前被焊工件图像基准点确定待焊被焊工件方位，微机自动调用存贮的第一块被焊工件的相关数据，自动计算待焊被焊工件各焊点数据并完成定位焊接。由于上述设备在每次更换不同的被焊工件时，均需要工人用鼠标重新在屏幕上逐个点击来确定被焊工件图像的焊点所在位置，而不能实现焊点的自动捕捉；因而在具体操作过程中，就会出现以下问题：由于分布在被焊工件立体空间上的焊点数量一般都比较多、面积相对较小，这就要求工人在进行鼠标点击确定焊点位置时精力高度集中。若稍有不慎，就容易出现漏点或错点一个甚至是多个焊点的情形。这不仅增加了工人的劳动强度、降低了工作效率；而且一旦出现漏点或错点焊点时，微机所计算出的各焊点与焊针对正达到焊接位置时三维伺服机构所需的运动曲线便会出现偏差，进而影响整个焊接过程，导致其焊接结果出现错误、焊接质量难以保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有自动焊接系统工作效率低、焊接质量难以保证的不足，提供一种基于图像识别技术的全自动焊接系统及其运行方法。

为解决上述问题，本发明所设计的一种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；

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。

上述方案中，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。

上述方案所述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；