[发明专利]一种基于结构光视觉传感的焊缝跟踪系统及方法

说明书

本发明涉及工业制造领域，更具体地，涉及一种基于结构光视觉传感的焊缝跟踪系统及方法。所述系统包括龙门架，焊接工作台以及焊炬，其特征在于，所述的系统包括激光视觉传感器焊缝跟踪纠偏轴以及上位机；所述的方法包括以下步骤：由激光视觉传感器采集焊缝图像，并将焊缝图像传送到上位机，上位机对焊缝图像进行处理，提取出焊缝中心线以及中心线特征点，根据中心线特征点计算出焊炬与焊缝中心的偏差量，根据偏差控制焊缝跟踪纠偏轴运动，实现焊缝的实时跟踪。本发明结构简单、适应性强，造价成本低，适用于大规模推广。

技术领域

本发明涉及工业制造领域，更具体地，涉及一种基于结构光视觉传感的焊缝跟踪系统及方法。

背景技术

焊接是制造业领域重要的加工技术，具有工作条件恶劣、工作量大及质量要求高等诸多特点。电弧焊和激光焊是焊接工业中较常见的焊接工艺方法，以电弧和激光束作为被控对象实现焊接自动控制是焊接自动化的一个重要手段。其中，精确的焊缝跟踪是保证焊接质量的前提，即在整个焊接过程中必须控制激光束或者电弧使其始终与焊缝对中，否则就会造成报废。为此，需精确的自动检测出焊缝位置并实现自动跟踪。

由于焊接是一门复杂的热加工工艺技术，工件在焊接过程中会产生热变形，并且在焊接过程中会出现强烈的辐射、弧光、烟尘、飞溅等干扰，使得在焊接过程中实现焊缝位置的精确检测相当困难。同时，焊缝装置机构误差、夹具装配误差和焊接过程焊接热变形等因素造成的焊缝路径实际上是三维曲线焊缝，涉及较为复杂的三维曲线跟踪问题。

机器视觉检查设备作为工业自动化系统的重要组成部分，是一种用于工业现场，检测产品是否合格的设备，具有检测速度快、精度高、非接触、自动化程度高等一系列优势，该技术近年来被广泛用于轻工业、电子、半导体、制药和机械等众多领域，能够很好的满足现在加工制造业对检测的要求。机器视觉技术不但可以在传统加工制造业中代替人工作业，提高工业生产自动化水平、控制产品质量、提高劳动生产率，而且在许多常规检测方面无法实现的领域也起到有效的作用。而目前，国内外采用的焊缝跟踪系统大多都是基于传统PC的机器视觉系统，但是其成本过高，适应性差，不合适大规模推广。

发明内容

为了解决现有技术中基于传统PC的机器视觉系统，但是其成本过高，适应性差，不合适大规模推广的不足，本发明提供了一种基于结构光视觉传感的焊缝跟踪系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于结构光视觉传感的焊缝跟踪系统，包括龙门架，焊接工作台以及焊炬，其特征在于，所述的系统包括激光视觉传感器，焊缝跟踪纠偏轴以及上位机；所述的激光视觉传感器安装在焊缝跟踪纠偏轴上，所述的焊缝跟踪纠偏轴安装于龙门架上；所述的焊缝跟踪纠偏轴上安装有焊炬；所述的激光视觉传感器、焊缝跟踪纠偏轴分别与上位机相连接；

所述的激光视觉传感器用于发射激光至焊缝上并采集焊缝的图像，将图像传递给上位机；

所述的上位机用于对采集到的图像进行分析，根据分析结果调节焊缝跟踪纠偏轴的位置；

所述的焊缝跟踪纠偏轴用于根据上位机的指令调节焊炬与焊件的位置。

优选的，所述的激光视觉传感器包括相机以及一字线结构光激光器；所述的相机与一字线结构光激光器分别与上位机相连接。

一种基于结构光视觉传感的焊缝跟踪方法，所述的方法基于上述所述的系统，包括以下步骤：

步骤S1：激光视觉传感器采集焊缝的图像，将采集到的图像传输给上位机；

步骤S2：上位机对采集到的图像进行预处理，对预处理后的图像提取出焊缝的中心线以及中心线的特征点；

步骤S3：上位机基于中心线以及中心线的特征点进行偏差计算，得到焊炬与焊缝中心的偏差量；