[发明专利]基于三线激光视觉传感装置的焊枪位姿识别装置及方法

说明书

本发明涉及机器人技术领域，具体是基于三线激光视觉传感装置的焊枪位姿识别装置及方法。所述第一竖直激光条纹发射器、第二竖直激光条纹发射器和水平激光条纹发射器均与CCD平行，发射出来的激光条纹投射到竖直钢板上分布为“卄”形。竖直激光条纹发射器投射到水平钢板的激光条纹在焊缝图像中的位置，与焊枪的高度存在一一对应关系；水平激光条纹投射至竖直钢板上，在焊缝图像上的斜率反映焊枪沿着焊接方向的倾角；竖直激光条纹发射器投射到竖直钢板的激光条纹，在焊缝图像中的位置，与焊枪相对于焊缝的水平偏差存在关系；本发明有助于实现角焊缝的机器自动焊接，可提高焊接的质量及效率，能产生重大的经济效益。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及基于三线激光视觉传感装置的焊枪位姿识别装置及方法。

背景技术

焊接是金属连接最便宜最有效的方式之一，但焊接时的工作环境非常恶劣，不利于工人的身体健康，急需实现焊接自动化，用机器代替人工焊，提高焊接质量，降低工人的劳动强度。为了实现机器自动焊接，需要检测出焊枪相对于焊缝的位姿，包括焊枪高度、焊枪相对于焊缝的水平偏差、焊枪沿着焊接方向的倾角，因此，急需一种基于三线激光视觉传感装置的焊枪位姿识别装置及方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明的目的是克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于三线激光视觉传感装置的焊枪位姿识别装置及方法，可实现焊枪高度、焊枪相对于焊缝的水平偏差、焊枪沿着焊接方向的倾角的自动检测，有助于提高角焊缝自动焊接的质量和效率。

(二)技术方案

本发明的技术方案：基于三线激光视觉传感装置的焊枪位姿识别装置，包括三线激光视觉传感装置、水平滑块、焊枪、竖直钢板、水平钢板和连接块。其中，三线激光视觉传感装置包括第一竖直激光条纹发射器、第二竖直激光条纹发射器、水平激光条纹发射器、CCD(Charge Coupled Device CCD电荷藕合器件图像传感器)以及外壳，外壳底部内壁设置有CCD，CCD两侧设置有第一竖直激光条纹发射器和第二竖直激光条纹发射器，分别用于发射出竖直的激光条纹，所述水平激光条纹发射器位于外壳内侧顶壁，用于发射出水平的激光条纹；所述第一竖直激光条纹发射器、第二竖直激光条纹发射器和水平激光条纹发射器均与CCD平行，发射出来的激光条纹投射到竖直钢板上时，所述激光条纹的分布为“卄”形。所述三线激光视觉传感装置与水平滑块通过连接块连接，所述连接块与焊枪相连接，焊枪对准水平钢板和竖直钢板的交线处的焊缝，利用本装置，可以实现焊枪相对于焊缝位姿的识别。

进一步地，靠近焊枪的为第一竖直激光条纹发射器，远离焊枪的为第二竖直激光条纹发射器。

进一步地，所述CCD前部设置有衰减片和滤光片，用于滤除背景光和弧光，降低焊缝图像中激光条纹的亮度。

进一步地，所述CCD前部还设置有玻璃窗口片，用于防止飞溅对CCD的影响。

基于三线激光视觉传感装置的焊枪位姿识别方法，包括三线激光视觉传感装置、基于三线激光视觉传感图像特征的焊枪高度检测原理、基于三线激光视觉传感图像特征的焊枪沿着焊接方向倾角检测原理和基于三线激光视觉传感图像特征的焊枪相对于焊缝的水平偏差检测原理。所述三线激光视觉传感装置中的第一竖直激光条纹发射器、第二竖直激光条纹发射器、水平激光条纹发射器和CCD之间互相平行，发射出来的激光条纹投射到竖直钢板上时，所述激光条纹的分布为“卄”形。

进一步地，所述基于三线激光视觉传感图像特征的焊枪高度检测原理为：第一竖直激光条纹发射器投射到水平钢板的那段激光条纹，在焊缝图像中的位置，与焊枪的高度存在一一对应关系，它们之间的关系如下，

h＝A·a+B

式中，h为焊枪的高度；a表示第一竖直激光条纹发射器投射到水平钢板的那段激光条纹，在焊缝图像中的位置；A和B均为常系数。