[发明专利]一种激光视觉引导的焊接机器人角接焊缝特征的提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光视觉传感器引导的焊接机器人及其对角接焊缝特征的提取方法，具体是指基于线激光结构光视觉传感器引导的焊接机器人在对角接焊缝焊接过程中焊接角度确定和焊缝特征点的识别方法。

技术背景

近年来，随着国民经济的飞速发展，国家对金属材料的需求不断扩大、质量要求不断提高，焊接作为金属材料使用的重要工艺环节，焊接质量的好坏直接关系到金属材料的使用。现有的焊接方法劳动强度大、工作环境差、工艺复杂、对人体损伤大，并且焊接质量主要靠焊工的个人技术、经验等人的因素保证，所以实现焊接自动化、智能化可以有效解放劳动力、改善焊接质量，对我国现代化、工业化的发展具有重要意义。

实现焊接自动化的关键问题是焊缝的自动跟踪，激光视觉引导的焊接机器人(示意图如图2所示)将焊缝图像识别与机器人技术结合，能够有效解决焊缝自动跟踪难题。采用激光结构光作为主动光视觉传感器引导焊接机器人已经成为当前智能焊接机器人系统的主流。

在焊接工艺中，角接焊缝是一种重要的焊接类型。角接焊缝特征主要包括角接焊缝的角接角度的确定和焊缝点精确识别。角接焊缝特征识别是实现角接焊缝焊接的关键环节，其识别提取的精度，直接影响到工业生产过程中跟踪与焊接的精度。

角接焊缝特征中，国内外学者偏重于研究焊缝特征点的识别方法，认为识别焊缝特征点即可实现焊接，但是只有焊缝点三维信息，无法自动确定机器人初始焊接位姿，难以真正的实现焊接自动化。本文结合实际应用需求，借鉴前人在焊缝点识别方面的研究成果，给出全面的角接焊缝特征提取方法，包括角接焊缝的角接角度确定和焊缝点精确识别，使焊接机器人高效地完成焊接任务。

发明内容

为确定角接焊缝的角接角度，并实现角接焊缝的实时识别提取，本发明提供基于激光结构光视觉引导的焊接机器人平台的角接焊缝特征检测方法。

本发明专利所采用的关键技术方案是：在标定完成的焊接机器人系统上，通过两个位姿下的角接图像确定角接角度，并采用图像处理算法识别角接焊缝特征点。

按照本发明提供的技术方案所述，激光结构光视觉传感器引导焊接机器人角接焊缝特征识别方法如下：

第一步，确定角接焊缝的角接角度；给定焊接机器人两位姿T₁、T₂，在T₁位姿处采集角接焊缝图像，提取光条直线和焊缝点P₁(识别焊缝点方法如第二步)，并在分别属于角接的两个平面的两段光条直线上任意选取点P₁₀、P₁₁，在T₂位姿处采集角接焊缝图像，提取光条直线和焊缝点P₂，并在分别属于角接的两个平面的两段光条直线上任意选取点P₂₀、P₂₁，由于P₁、P₁₀、P₂、P₂₀和P₁、P₁₁、P₂、P₂₁分别属于角接焊缝的两个角接面，可由四个点拟合两个角接面的方程，进而得到两个角接面的夹角。

第二步，精确识别焊缝点；由激光视觉引导的焊接机器人系统采集角接焊缝图像，对采集的图像进行网格加窗处理截取出ROI区域，对截取出的ROI区域进行中值滤波、二值化、细化，在细化后的图像上采用Hough变换提取光条直线，进而得到焊缝点坐标。

本发明有益效果：提供了一种适用于激光视觉引导的焊接机器人角接焊缝的特征提取方法，该方法可获得角接焊缝的角接角度和焊缝点坐标。角接角度的确定有益于在在焊接开始之初，有效协调焊接机器人确定位姿，更高效地完成焊接任务，在焊缝点的提取部分，采取在截取ROI区域的基础上，采用被验证鲁棒性、实时性均有保障的二值化、细化算法，保证了焊缝点提取的实时精确。该角接焊缝特征提取全面，对实际焊接还接过程具有重要意义，具有良好的实用性。

附图说明

图1本发明总体流程图。

图2激光视觉引导焊接机器人示意图。

图3角接角度确定示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面是具体实施过程，并参照附图，对本发明作进一步详细说明。