[发明专利]自主移动焊接机器人视觉控制系统

说明书

本发明属于焊接领域，具体涉及一种自主移动焊接机器人视觉控制系统。在焊接机器人的基础上，将核心的图像采集、处理与焊接自动控制功能，用基于ARM Cortex‑A8的控制系统来实现。控制系统能获取激光视觉传感器的焊缝图像信息，再根据图像信息实时测量焊缝位置和尺寸信息，通过控制系统来控制移动机器人的爬行、横摆、进行焊接自动控制和实时纠偏。嵌入式系统可以大幅减少系统的整体复杂程度和设备体积，提高自主移动焊接机器人在工业现场焊接的适应性。

技术领域

本发明属于焊接领域，具体涉及一种自主移动焊接机器人视觉控制系统。

背景技术

焊接技术在制造业中占有重要地位，它在机械制造、石油化工、航天航空等众多行业应用广泛。随着制造业的高速发展，焊接产品多样化，焊接结构也越来越复杂，对焊接产品质量和可靠性提出了更高的要求，依靠人工经验的焊接越来越不能适应目前高质量的焊接要求。焊接过程中的飞溅、烟尘、电弧光以及辐射等，会对长期从事焊接工作的工人造成较大的健康威胁，且手工焊接难以保持焊接质量的稳定性和一致性。

针对复杂环境下人工焊接劳动强度大、焊接效率低、作业困难和作业危险的问题，比如船舱或大型化工设备管道的焊接，尤其是狭小空间或高空中的焊接段，焊接工人进行焊接既不安全又很困难，可利用体积较小、移动方便的自主移动机器人来焊接这些复杂空间的焊接段。自主移动焊接机器人的焊接方法具有高效率、高质量、低成本等特点，能避免焊接过程可能给操作者带来危险，也能保证焊接的标准的统一，提高焊接精度、焊接质量和焊接效率。自主移动焊接机器人的研究应用于机械制造、石油化工、航天航空甚至其它工业领域的焊接中，具有重要的科学意义和工程应用前景。

为避免焊接过程中高温引起的焊件变形和焊接机器人运动偏离等对焊接位置的影响，实现焊接过程的精确控制，保证焊接质量，焊接时需对焊缝尺寸信息进行实时采集处理。基于激光视觉传感器能利用激光视觉精度高、抗干扰能力强等优点，能方便准确地获取焊缝尺寸信息。因此搭建自主移动焊接机器人嵌入式视觉控制系统，实现焊接过程中焊缝图像的采集与处理，完成焊接的自动控制，对移动焊接机器人实现自主焊接具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自主移动焊接机器人视觉控制系统。该系统适应大型焊接工业复杂的焊接要求，减少人工在焊接操作中的劳动强度，保证焊接质量、焊接效率和焊接一致性。

本发明提供一种自主移动焊接机器人视觉控制系统，所述焊接机器人包括移动小车、横摆导轨、安装在横摆导轨末端的焊枪，以及焊机；分别地通过步进电机，移动小车实现沿着焊件爬行，横摆导轨实现水平移动，焊枪实现上下移动；所述视觉控制系统，包括安装于移动小车上的处理器，工业相机和线激光器，所述工业相机和线激光器安装在横摆导轨的末端，工业相机的光学轴心与焊枪的中心所在平面与系统爬行方向平行，与横摆导轨方向垂直，相机的光轴与线激光器的光平面存在一定夹角；所述处理器通过GigE千兆网连通工业相机，采集焊缝图像，通过图像处理算法获取焊缝中心位置和焊缝尺寸，并驱动步进电机实现焊接机器人在三个方向的运动；处理器同时与焊机通过485总线以Modbus协议通信控制焊机设定焊接电流、焊接电压、送丝、送气和起弧动作。

所述的处理器为ARM Cortex-A8。

本发明上述的控制系统，具有三个方面的功能：通过视觉传感定位焊缝、焊缝跟踪和实时纠偏、焊接控制。或者可以说，本发明提供了一种基于上述控制系统的控制方法，包括通过视觉传感定位焊缝、焊缝跟踪和实时纠偏、焊接控制三个方面。