[发明专利]基于侧影技术的焊接螺柱位置检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于侧影技术的焊接螺柱位置检测装置，包括：相机、多个点光源和线激光器，相机的光轴垂直于待测物体所在平面；多个点光源和线激光器均设置于待测物体的侧上方；多个点光源照射时至少有两个点光源照射待测物体形成的影子不在同一条直线上；并公开了焊接螺柱的检测方法，本方法能够计算被测螺柱焊接的位置坐标信息，具有高效、便捷、智能的特点。

技术领域

本发明涉及视觉测量领域，具体为一种基于侧影技术的焊接螺柱位置检测装置及方法。

背景技术

螺柱焊是一种广泛应用的连接方式，在工件制造领域被广为熟知，如：一辆汽车车身上的焊接螺柱多达上百个，用于连接仪表、内饰等各个组成部件，是汽车制造中十分重要的加工工艺。焊接螺柱位置是否准确将直接影响后续的装配。传统的焊接螺柱位置检测采用人工标尺测量实现，如：百分表，铁片尺，楔形塞尺等，测量效率低、测量精度差，无法满足高效率、高精度的汽车生产线需求。

随着视觉测量技术的发展，也出现了基于结构光测量技术和基于点云扫描技术的焊接螺柱位置检测方法，但分别存在着测量精度低和测量效率低的缺陷。

现有技术方案：由一个线结构光投射器和一个相机组成。检测时线结构光投射器将一条线激光投射至螺柱根部，线激光被螺柱外表面调制成圆弧形，相机对被调制的激光进行拍照，获取含有圆弧特征的图像，采用基于灰度匹配的图像处理方法提取圆弧激光图像的中心，该中心即为螺柱根部的中心，结合结构光测量传感器的三角测量原理，即可实现焊接螺柱的位置测量。

该方案是基于灰度匹配的图像处理方法实现圆弧激光图像中心的提取，需要参考位置的图像作为模板，测量图像与模板图像进行相关性灰度匹配实现特征定位。当焊接螺柱位置与参考位置发生偏移时，图像内的圆弧特征发生较大变化，导致匹配精度急剧下降，所以此检测方法测量精度低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于侧影技术的焊接螺柱位置检测装置及方法，其能够克服现有螺柱位置检测方法测量精度低、效率低的缺陷，可实现高精度、高效率、低成本的焊接螺柱位置检测。

为此，本发明的技术方案如下：

一种基于侧影技术的焊接螺柱位置检测装置，包括：相机、多个点光源和线激光器，所述相机的光轴垂直于待测物体所在平面；所述多个点光源和线激光器均设置于所述待测物体的侧上方；所述多个点光源照射时至少有两个点光源照射待测物体形成的影子不在同一条直线上。

进一步，所述多个点光源高度相同，且其各自形成的光线与相机光轴之间的夹角相同。

进一步，所述多个点光源有两个，分别为一号光源和二号光源。优选，所述一号、二号光源形成的光线与相机光轴之间的夹角为30～60°。

更进一步，所述线激光器的光轴与相机光轴的夹角为25～65°。

一种基于侧影技术的焊接螺柱位置检测方法，其特征在于包括如下步骤：

1)调整视觉传感器的位置，使相机正对焊有螺柱的板材平面；

2)点亮一号光源，用相机拍照获得被测螺柱的影子图像；

3)点亮二号光源，用相机拍照获得被测螺柱另一侧的影子图像；

4)利用步骤2)、3)得到的两幅影子图像，计算被测螺柱根部中心的像面坐标；

5)点亮线激光器，用相机拍照，计算被测螺柱的深度信息；

6)利用步骤4)得到的像面坐标和步骤5)得到的深度信息，根据小孔成像模型，计算被测螺柱根部中心点的三维坐标。