[发明专利]通过视觉图像描点实现直形管件免编程自动焊接的方法

权利要求书

1.通过视觉图像描点实现直形管件免编程自动焊接的方法，采用工业相机连接计算机，焊接工件放在水平工作台上，其特征在于包括以下：将待焊接的直形管工件按照焊接后的形状摆放在经过图像坐标标定的水平工作台上；采用工业相机对直形管工件拍照，拍照后得到的图像传输到计算机并在屏幕上显示；输入直形管的几何尺寸、根据所焊接的直线管的形状、两根相互焊接的直线管之间的夹角在图像上点击相应的点，根据点击的点和直线管的几何尺寸得到各个焊缝的焊接轨迹；具体如下：

A：对于两根方管之间焊接：

A1：方管A平放在水平工作台上，方管B的端部置放于方管A的焊接处，方管B厚度方向上的中线与方管A厚度方向上的中线位于同一水平面上，方管A与方管B的边线形成两个夹角，对放好的方管A、方管B采用工业相机拍照，拍照后得到的图像传输到计算机；

A2：点击描点：点击图像上其中一个夹角的表征点或者两个夹角的表征点，夹角的表征点指形成该夹角方管A边线上的任意一点、该夹角的角部点、形成该夹角方管B边线上的任意一点；

A3：尺寸参数输入：当方管A、方管B的厚度相同时，至少将以下尺寸参数输入计算机：方管B的厚度，方管B的宽度输入按照以下规则进行：当只点击其中一个夹角的表征点时，必须输入方管B的宽度；当点击两个夹角的表征点时，选择输入或不输入方管B的宽度；

当方管A、方管B的厚度不相同时，至少将以下尺寸参数输入计算机：方管A、方管B的厚度；方管B的宽度输入同上述规则；A3与A2不分先后；

A4：计算机根据点击的表征点和方管的尺寸参数得到焊缝的轨迹，将焊缝轨迹传输给焊接机器人，所述的焊接机器人采用五轴以上的焊接机器人，焊接机器人按照焊接轨迹完成焊接，具体如下：

当点击其中一个夹角的表征点时，计算机从该夹角角部点的在图像上的位置换算得到该夹角处的侧面焊缝在平面工作台上的位置，根据输入的方管A、方管B的厚度得到侧面焊缝上下方向上的高度，从而得到该夹角处的侧面焊缝的轨迹，根据该夹角的三个表征点得到该夹角的大小和位置，从而可以得到该夹角的角平分线；根据其中一个夹角的角部位置、角度大小、方管B的宽度可得到另一个夹角角部位置、角度大小、角平分线；从而得到另一个夹角的焊接轨迹；上部的平面焊缝的焊接轨迹通过其中一个夹角的角部点的位置、夹角的大小、方管B的宽度得到； 通过两个夹角的角平分线得到焊枪的姿态信息；

当点击两个夹角的表征点时，计算机从两个夹角角部点的在图像上的位置换算得到两个夹角处的侧面焊缝在平面工作台上的位置，根据输入的方管A、方管B的厚度得到两个侧面焊缝上下方向上的高度，从而得到两个夹角处的侧面焊缝的轨迹，根据两个夹角的三个表征点分别得到两个夹角的大小和位置，从而可以得到每个夹角的角平分线；通过两个夹角的角平分线得到焊钳的姿态信息；

A5： 计算机将得到的焊缝轨迹、焊枪姿态信息传输给焊接机器人，焊接机器人按照上述信息完成两个侧面焊缝及上部的平面焊缝的焊接；

B：对于两根圆管之间焊接：

B1: 圆管A平放在水平工作台上，圆管B的端部置放的与圆管A的焊接处，圆管B厚度方向上的中线与圆管A厚度方向上的中线位于同一水平面上，圆管A与方管B的端面形成相贯线；对放好的圆管A、圆管B采用工业相机拍照，拍照后得到的图像传输到计算机；

B2：点击描点：点击图像上相贯线的两端的点和中间最高处的点；

B3：将圆管A、圆管B的直径数据输入计算机；

B4：计算机根据两根圆管的直径数据、相贯线上的三个点的位置坐标得到相贯线的空间曲线，空间曲线即焊接轨迹；

B5：计算机将焊接轨迹传输给焊接机器人，焊接机器人按照焊接轨迹完成焊接。

2.根据权利要求1所述的通过视觉图像描点实现直形管件免编程自动焊接的方法，其特征在于：A中对于两根方管之间焊接，两根方管之间的夹角为90度时，点击其中一个夹角的表征点，当两根方管之间的夹角不是90度时， 点击两个夹角的表征点。

3.根据权利要求1所述的通过视觉图像描点实现直形管件免编程自动焊接的方法，其特征在于：B中对于两根圆管之间焊接，两根圆管之间的夹角为90度时，点击图像上相贯线的两端的点和中间最高处的点，当两根圆管之间的夹角不是90度时， 除了点击图像上相贯线的两端的点和中间最高处的点外，还点击两根圆管形成的夹角圆管A边线上的任意一点、圆管B边线上的任意一点。

4. 根据权利要求1所述的通过视觉图像描点实现直形管件免编程自动焊接的方法，其特征在于：图像坐标标定的水平工作台采用点阵标定法进行图像标定，以修正图形畸变，具体过程为：将工业相机固定在水平工作台上部的固定高度，将网格化坐标标定盘放在水平工作台上，这时网格化坐标标定盘与工业相机之间的距离为L，利用工业相机对网格化坐标标定盘拍照，拍照后得到照片，网格化坐标标定盘点阵每个点的二维坐标f（x,y）标定实际的点在图像中的像素坐标p(m,n)，可得到f（x,y） 、p(m,n)的映射关系，得到工业相机所拍摄的图像中的像素对应的水平工作台上的实际坐标位置。