[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

说明书

本发明公开了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。本发明还公开了一种六轴工业机器人线激光焊缝自动跟踪方法，包括步骤：S1、焊接开始前，线激光视觉传感器采集图像并发送到嵌入式工业控制器进行特征提取得到初始焊缝特征点和相邻区域；S2、焊接开始后，连续采集每一帧图像发送至嵌入式工业控制器进行连续型卷积操作跟踪算法处理，确定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、将计算得到的偏差值实时的发送给六轴工业机器人，完成六轴工业机器人的焊缝自动跟踪。本发明提高了焊接精度及效率。

技术领域

本发明涉及机器人线激光焊缝自动跟踪系统，特别涉及一种六轴工业机器人线激光焊缝自动跟踪系统及方法。

背景技术

现在的焊接机器人基本上都是在焊接之前先进行示教，让机器人每次都走一个固定的轨迹，这种方式有一个好处就是重复精度高，运动轨迹不需要修正，但是，他有一个致命的缺陷就是不够随机应变，不够灵活，当需要焊接的工件加工精度比较差，或者需要实时焊接加工轮廓尚不明确的工件时，这种焊接机器人就会变得无能为力，需要重新示教才能完成，这样每次示教都会花费大量的时间，既费时又费力，不能满足现代工厂对于焊接加工的要求。

因此，为了能够满足对于工件本身加工精度，减少因每次工件形状改变而进行重新示教所花费的时间，应该对焊接机器人加装视觉系统来满足现代工业对焊接技术的要求。

实时的焊缝跟踪系统以及从图像处理得到的坐标转换成机器人相应的运动是当前焊接机器人焊接过程中亟待解决的问题，国内外的很多学者围绕目标跟踪算法、相应的图像处理、标定算法和机器人实时通讯系统进行了深入细致的研究。早期提出了一些跟踪的方法如光流法，但是这类早期的标准跟踪算法有一个局限就是跟踪目标要保证没有完全遮挡或者消失，还有一点是该方法只能进行短期跟踪，因此，此类算法又叫做短期跟踪器。随着现代技术的发展，长期跟踪变得越来越重要，长期跟踪要求跟踪器能够检测跟踪一个无限长的视频序列，因此，跟踪器本身要具备一定的检测能力，其中最重要的是当目标被完全遮挡或者消失导致跟踪失败时，跟踪器能够重新检测，直到目标物体出现时能够重新找到目标并进行跟踪。

Martin Danelljan等提出了一种基于传统区分性相关滤波器(DCF)的方法，成为连续型卷积操作滤波器算法(CCOT)。算法能有效地组合利用多分辨率特征图。将跟踪的初始训练和更新通过插值的方法转换到连续空间域上，然后将损失函数通过傅里叶变换转换到频域利用Parserval等式进行计算和优化。从而，能学习到对应不同分辨率特征的连续型卷积滤波器。利用学习得到的连续型滤波器就能对每一帧图像中的目标进行准确定位。试验已经证明，CCOT算法比传统的DCF有更好的鲁棒性和准确性。

因此，为了解决焊缝实时跟踪的问题，研究并结合了连续型卷积操作跟踪算法，并设计了六轴工业机器人进行焊缝跟踪实验，本发明依此提出。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种六轴工业机器人线激光焊缝自动跟踪系统及方法，解决了现有的焊接机器人焊接工件之前必须先进行示教操作，并且操作繁杂，效率低下以及精度不高的问题。

本发明的首要目的通过下述技术方案来实现：

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，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，在一定程度上减少了噪声进入工业相机视野，提高了图像的质量。