[发明专利]双目四线视觉传感的大折角焊缝跟踪及障碍物预测系统

说明书

本发明涉及双目四线视觉传感的大折角焊缝跟踪及障碍物预测系统,应用于焊接自动化、焊缝跟踪领域。本发明的技术要点是：本系统由交叉四线型激光视觉系统、单线型激光位移传感系统、一个智能视觉处理的计算机系统、两个工业广角镜头、两套减光及滤光系统、支架、箱体、盖板组成。本系统通过交叉四线型激光视觉系统得出全位姿大折角工件的类焊缝轨迹；通过智能视觉处理的计算机系统对交叉四线型激光视觉系统的同步扫描激光线，通过工业镜头的拍摄、减光及滤光系统对光线的处理，得出大折角工件的装配间隙；同时通过单线型激光位移传感系统得出横向距离数据；通过智能视觉处理的计算机系统对全位姿大折角工件的类焊缝轨迹、大折角工件的装配间隙以及横向距离数据的数据处理融合实现大折角工件的焊缝跟踪及障碍物预测。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体的说，是双目四线视觉传感的大折角焊缝跟踪及障碍物预测系统。

背景技术

焊接技术在机械制造技术领域是一个很重要的研究领域，随着智能化时代的到来，焊接技术逐渐趋向智能化、自动化发展。目前，在焊接自动控制技术领域，焊接的自动化已经成为焊接技术的主流发展趋势，同时焊接的自动化与智能化一直以来都是一个难点，有很多因素都会影响自动化焊接焊后的质量，不仅包括焊缝的厚度、表面处理、焊接材料等焊接的内在因素，同时还包括焊接方法、焊接速度、工件位置检测等重要信息。尤其是焊枪在焊接过程中的姿态调整，焊接路径上障碍物的预测是焊接自动化技术中急切需要解决的问题。

随着焊接技术的发展，目前视觉传感也得到相应的发展，应用于焊缝跟踪的传感器有许多种，传统激光传感器的应用已经不能满足先进焊缝跟踪技术的需求，需要开发更加智能、误差更小、工作更可靠、功能更丰富的传感器来调整焊枪姿态进而实现焊缝的精准跟踪。

为了实现焊接自动化和智能化，实现实时的自动获取焊缝的定位信息，已经研发出许多传感技术，根据传感器的特性可以分为接触式传感器和非接触式传感器，其中接触式传感器可分为机械式和机电式；非接触式传感器可分为直接式传感器和附加式传感器，直接式传感器包括电弧传感，而附加式传感器包括射流式、电磁感应式、光电式和超声式。通过反复比较，光电式传感器具有非接触测量，精度高，实时性好等特点，能很好的适应现代化焊接生产的需求，故成为当今焊接技术领域应用最广泛的传感器之一。如专利号“201611078254.0”的“一种基于激光距离传感器的角焊缝自动焊接控制方法及装置”利用自动焊接控制器对激光距离传感器输出信号进行数据采样；如专利号“201910387603.4”的“一种基于点激光距离传感器的焊缝跟踪系统和方法”通过固定于滑块上的点激光距离传感器和加速度传感器对坡口区域进行扫描，系统提取出特征点的激光发射点到坡口的垂直距离信号和滑块的滑动距离信号，利用特征点距离差值法和反三角函数计算出焊缝左右、上下偏差和焊枪工作角偏差，实现焊缝的精准跟踪。

综上所述，为了通过焊接速度优化提高焊接质量，本发明设计了双目四线视觉传感的大折角焊缝跟踪及障碍物预测系统，该系统可以实现焊枪位姿的实时调整，并且实现水平方向上的障碍物预测功能，提高焊接质量的同时避免焊枪与障碍物相互碰撞。

发明内容

本发明提供了双目四线视觉传感的大折角焊缝跟踪及障碍物预测系统，旨在解决现有技术中存在的技术问题之一，实现焊枪位姿的实时调整和水平方向上的障碍物预测功能，提高焊接质量的同时解决了焊枪与障碍物相互碰撞等问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案：它包含交叉四线型激光视觉系统、单线型激光位移传感系统、一个智能视觉处理的计算机系统、两个工业广角镜头、两套减光及滤光系统、支架、箱体、盖板组成。