[发明专利]一种六轴工业机器人线激光焊缝自动跟踪系统及方法

权利要求书

1.一种六轴工业机器人线激光焊缝自动跟踪系统，包括六轴工业机器人、焊枪、线激光视觉传感器、工作台、焊接配套设备、嵌入式工业控制器、倍福模块、控制柜，工件放置在工作台上，工件的位置和倾斜角度可以手动调节，线激光视觉传感器固定安装在焊枪末端，所述焊枪通过焊枪夹持装置安装在六轴工业机器人末端上，嵌入式工业控制器通过以太网线与线激光视觉传感器相连，焊枪和焊接配套设备通过电缆线与焊接电源相连接，线激光视觉传感器和焊枪通过六轴工业机器人的运动而改变空间位置，其特征在于，

所述在线激光视觉传感器的工业相机的镜头处加装有与激光波长相对应的滤光镜，所述滤光镜的前端安装有聚碳酸酯板。

2.根据权利要求1所述的六轴工业机器人线激光焊缝自动跟踪系统，其特征在于：所述的工作台上设置有G型夹具和焊接支撑板，所述工件放置于焊接支撑板上，由两个及以上G型夹具进行装夹定位。

3.根据权利要求1所述的六轴工业机器人线激光焊缝自动跟踪系统，其特征在于，所述六轴工业机器人包括伺服系统和运动系统，所述伺服系统包括伺服电机和伺服驱动器；所述运动系统包括六自由度机械臂。

4.根据权利要求1所述的六轴工业机器人线激光焊缝自动跟踪系统，其特征在于，所述焊枪加持装置包括焊枪夹持器和焊枪连接板，焊枪夹持器夹持焊枪并起到绝缘作用，焊枪连接板将焊枪夹持器固定在六轴工业机器人末端，随六轴工业机器人一起运动。

5.一种六轴工业机器人线激光焊缝自动跟踪方法，基于如权利要求1至4中任一项所述的六自由度焊接机器人线激光实时焊缝跟踪系统，其特征在于，包括步骤：

S1、焊接开始前，线激光视觉传感器中的工业相机先采集图像并发送到嵌入式工业控制器，所述嵌入式工业控制器对采集的图像进行初始化处理，得到初始焊缝特征点和相邻区域，并将得到的初始焊缝特征点像素坐标值转换成工业相机坐标系下的三维坐标值作为基准三维坐标值；

S2、焊接开始后，所述线激光视觉传感器的工业相机将连续采集的每一帧图像发送至所述嵌入式工业控制器进行特征提取处理；将特征提取处理后的图像进行连续型卷积操作跟踪算法处理，确定跟踪目标即图像中焊缝特征点的位置，并且用新的样本更新滤波器参数；

S3、所述图像中焊缝特征点的像素坐标值转换成工业相机坐标系下的目标三维坐标值后与所述基准坐标值计算得到的偏差值实时的发送给六轴工业机器人，使焊枪末端的焊丝沿着工件的焊缝运动，完成六轴工业机器人的焊缝自动跟踪。

6.根据权利要求5所述的六轴工业机器人线激光焊缝自动跟踪方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括：

S11、调整六自由度焊接机器人机械臂的位置和姿态，使得焊枪末端位于待焊工件焊缝位置的正上方，并使得固定在焊枪上的线激光视觉传感器处于最佳工作位置，即在焊接过程中既能捕捉到清晰地图像，又不会使得线激光视觉传感器和待焊工件发生干涉；

S12、线激光视觉传感器中的工业相机采集图像并发送到嵌入式工业控制器，嵌入式工业控制器通过调用Halcon软件的库函数进行阈值处理、形态学修正的初始化处理，得到初始的焊缝特征点和相邻区域；

S13、嵌入式工业控制器将得到的焊接前初始焊缝特征点像素坐标值转换成基于工业相机坐标系的基准三维坐标值。

7.根据权利要求5所述的六轴工业机器人线激光焊缝自动跟踪方法，其特征在于：步骤S2中，所述的特征提取处理具体是采用梯度方向直方图进行特征提取。