[实用新型]一种基于机器视觉的智能焊接机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，尤其涉及一种基于机器视觉的智能焊接机器人。

背景技术

焊接机器人施焊过程中，由于环境因素的影响，如：强弧光辐射、高温、烟尘、飞溅、坡口状况、加工误差、夹具装夹精度、表面状态和工件热变形等，实际焊接条件的变化往往会导致焊炬偏离焊缝，从而造成焊接质量下降甚至失败。

对不同的焊接任务，在控制技术上需要采用不同的解决方案。在六自由度焊接机器人平台上，利用运动机构相对精确的特点，常利用双目视觉的方法对焊缝位置进行定位，进而对焊缝走向进行拟合，采用卡尔曼滤波技术对焊接操作机的运动进行规划；为了减少焊接环境干扰对控制系统的影响，采用鲁棒参数估计方法提高测量信息的信噪比。但双目视觉方法中，一般需要对摄像机的内外参数进行预先标定，存在的问题是标定过程繁琐，手眼关系的标定不能达到很高的精度，工作条件变化后往往又需要重新标定。双目视觉方法灵活性低，不适用于现场应用。

目前的视觉控制，是建立在视觉测量是准确、可靠的基础上的。但是，在存在较严重噪声干扰的情况下，仅依靠一幅图像往往难以得到目标的特征，不能实现视觉测量。由于噪声具有随机性，所以对具有严重噪声的序列图像进行统计时，能够消除噪声影响，获得稳定的统计特性，进而可以根据统计特性实现对目标的测量。例如，焊接过程中焊件图像受到弧光和飞溅的干扰比较严重，直接从当前图像上很难提取出焊缝。焊缝的变化相对于弧光和飞溅要慢很多，在相邻帧图像中焊缝的位置基本不变，但弧光和飞溅却有较大差异。因此，利用相邻帧图像的逻辑“与”可以较好的消除弧光和飞溅干扰。在消除弧光和飞溅干扰的图像中，往往能够提取到多个候选焊缝特征。根据以前若干帧图像中提取出的焊缝特征的统计规律，在这些候选特征中选择概率最高的作为当前的焊缝特征，用于视觉闭环控制，实现稳定可靠的焊缝跟踪。

针对以上问题，亟需要一种可对焊缝的高精度实时自动跟踪的基于机器视觉的智能焊接机器人。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于机器视觉的智能焊接机器人，该基于机器视觉的智能焊接机器人可以实现对缝宽1mm～15mm焊缝的高精度实时自动跟踪，满足自动焊接工艺的需要。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于机器视觉的智能焊接机器人，包括机器人本体和焊缝跟踪系统；

所述焊缝跟踪系统包括图像处理子系统和纠偏控制子系统；

所述图像处理子系统包括摄像头；

所述纠偏控制子系统包括控制器，所述控制器通过步进电机驱动器与步进电机相连，所述步进电机的输出轴上连接有末端执行器，所述摄像头与控制器相连。

作为优选，所述机器人本体包括竖向轴和横向运动轴，所述步进电机安装在所述横向运动轴上，可带动末端执行器左右移动。

作为优选，所述末端执行器为焊枪。

作为优选，所述摄像头的个数为2，分别安装在焊枪的前端两侧。

作为优选，所述摄像头与焊枪刚性连接。

作为优选，所述摄像头与焊枪之间设置有防护挡板。

作为优选，所述控制器为PLC。

作为优选，所述纠偏控制子系统还包括触摸屏，所述触摸屏与所述控制器相连接。

作为优选，所述控制器、触摸屏和步进电驱动器安装在一个控制箱中。

作为优选，所述纠偏控制子系统还包括操作按钮，所述操作按钮与所述控制器相连接。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供一种基于机器视觉的智能焊接机器人，其包括机器人本体和焊缝跟踪系统；所述焊缝跟踪系统包括图像处理子系统和纠偏控制子系统；所述图像处理子系统包括摄像头；所述纠偏控制子系统包括控制器，所述控制器通过步进电机驱动器与步进电机相连，所述步进电机的输出轴上连接有末端执行器，所述摄像头与控制器相连。该基于机器视觉的智能焊接机器人可以实现对缝宽1mm～15mm焊缝的高精度实时自动跟踪，满足自动焊接工艺的需要。焊接机器人对末端执行器的运动轨迹有严格的精度要求，空间位置焊接时的焊枪姿态在整个轨迹上都需要连续调整，有配套的传感器系统、专家系统等控制单元，来克服因装配、变形等因素引起的位置和精度误差，以实现真正的高质量的自动化焊接生产。纠偏控制子系统根据焊接条件的变化要求弧焊机器人能够实时检测出焊缝的偏差，并调整焊接路径和焊接参数，保证焊接质量的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提供的基于机器视觉的智能焊接机器人的结构示意图；