[发明专利]一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统与方法

说明书

本发明提供了一种基于激光‑可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统与方法，所述系统包括：51单片机、ZLDS200激光传感器、3CPU‑4微程序控制器、交流伺服电机、焊接机器人、图像识别融合传感器、可见光图像收集装置、可见光图像融合装置以及可见光图像显示屏。所述的基于激光‑可见光融合视觉技术的焊缝跟踪方法包括以下步骤：利用51单片机控制可见光图像收集装置进行图像参数、特征采集，进行显著性融合后对比筛选，选出最佳图像输入可见光图像显示屏中，将图像识别进行像素级、特征极、决策级融合焊接机器人，操作焊接机器人完成焊接跟踪。本发明将焊缝图像识别与机器人运动控制技术相结合，有效解决焊缝自动提取和智能跟踪。

技术领域

本发明涉及焊接跟踪技术领域，具体为一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统与方法。

背景技术

在焊接操作过程中，克服焊接过程中焊缝质量对焊工的经验依赖性、周围环境(强弧光辐射、高温、烟尘、飞溅、坡口状况)、加工误差、夹具装夹精度、表面状态和工件热变形等的影响，其实际焊接条件的变化往往会导致焊炬偏离焊缝，从而造成焊接质量下降甚至失败。因此设计一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统与方法提高焊接质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统与方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪系统，包括51单片机、ZLDS200激光传感器、3CPU-4微程序控制器、交流伺服电机、焊接机器人、图像识别融合传感器、可见光图像收集装置、可见光图像融合装置以及可见光图像显示屏；其中：

所述ZLDS200激光传感器、3CPU-4微程序控制器由下至上电性连接于51单片机左侧，所述焊接机器人电性连接于3CPU-4微程序控制器左侧，所述交流伺服电机电性连接于3CPU-4微程序控制器上侧，所述可见光图像收集装置、可见光图像融合装置、可见光图像显示屏由下至上电性连接于51单片机右侧，所述可见光图像收集装置与ZLDS200激光传感器电性连接，所述可见光图像显示屏与图像识别融合传感器电性连接，所述焊接机器人电性连接于图像识别融合传感器左侧。

优选的是，所述3CPU-4微程序控制器由控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三部分组成。

优选的是，所述51单片机设置有外接石英晶体和外接微调电容，所述51单片机内部设置有振荡器，其振荡频率为6M～12M。

优选的是，所述焊接机器人采用一体化焊钳结构，所述焊接机器人设置有7-22个轴。

本发明还提供一种基于激光-可见光融合视觉技术的焊缝跟踪方法，具体包括以下步骤：

步骤(1)利用51单片机控制可见光图像收集装置进行成像收集、采集图像参数以及图像特征提取；

步骤(2)利用51单片机控制可见光图像融合装置将收集的图像参数、特征进行若干组显著性融合，得到图像后进行对比筛选，选出最佳图像输入可见光图像显示屏中；

步骤(3)根据可见光图像显示屏中显示图像，检测实际焊接空间位置偏移量参数；

步骤(4)将显示图像识别进行像素级、特征极、决策级融合焊接机器人，对焊接机器人进行焊接电源、连接法兰、装接焊枪等预处理；

步骤(5)利用51单片机控制ZLDS200激光传感器、3CPU-4微程序控制器调控焊接机器人手臂角度，操作焊接机器人连接法兰上的焊枪对准焊接位置，校正焊接机器人偏移量后，进行精确焊接，最后完成焊接跟踪。

优选的是，所述步骤(2)中，其中所述对比方法包括拉普拉斯金字塔变换LP、离散小波变换DWT、Curvelet变化以及非下采样轮廓波变换NSCT。