一种基于机器视觉的焊缝轨迹自主寻位装置、系统及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114559157A(43)申请公布日2022.05.31(21)申请号202210462821.1(22)申请日2022.04.29(71)申请人中国航空制造技术研究院地址100024北京市朝阳区八里桥北东军庄1号(72)发明人姜超浪赵福龙柯学杨璟(51)Int.Cl.B23K26/21(2014.01)B23K26/70(2014.01)权利要求书2页说明书10页附图5页(54)发明名称一种基于机器视觉的焊缝轨迹自主寻位装置、系统及方法(57)摘要本发明涉及一种基于机器视觉的焊缝轨迹自主寻位装置、系统及方法，其中一种基于机器视觉的焊缝轨迹自主寻位装置包括伸缩机构和焊缝寻位器，所述焊缝寻位器与焊接机器人的激光焊接头通过所述伸缩机构连接。本发明的所述焊缝寻位器通过所述伸缩机构相对于所述激光焊接头的坐标系，可在Z轴方向移动；同时所述焊缝寻位器内的测距传感器相对于所述激光焊接头的坐标系，可在X轴和Y轴方向移动，使所述测距传感器可以扫描采集所述激光焊接头的三维轮廓数据，解决了测距传感器扫描激光束在T形接头焊缝周围多重反射形成盲区问题，具备焊缝轨迹测量及焊缝轨迹的起止点位置测量功能。CN114559157ACN114559157A权利要求书1/2页1.一种基于机器视觉的焊缝轨迹自主寻位装置，其特征在于：包括伸缩机构和焊缝寻位器，所述焊缝寻位器与焊接机器人的激光焊接头通过所述伸缩机构连接；所述焊缝寻位器通过所述伸缩机构相对于所述激光焊接头的坐标系，可在Z轴方向移动；所述焊缝寻位器内的测距传感器相对于所述激光焊接头的坐标系，可在X轴和Y轴方向移动。2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的焊缝轨迹自主寻位装置，其特征在于：所述伸缩机构包括Z轴直线模组，所述Z轴直线模组包括Z轴模组底座、Z轴模组滑板座以及Z轴驱动电机，所述Z轴模组底座安装于所述激光焊接头一侧，所述Z轴模组滑板座活动连接所述Z轴模组底座，并通过设置在所述Z轴模组底座一端的所述Z轴驱动电机驱动，所述焊缝寻位器安装于所述Z轴模组滑板座上。3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的焊缝轨迹自主寻位装置，其特征在于：所述伸缩机构还包括Z轴限位传感器，所述Z轴限位传感器设置在所述Z轴模组底座上。4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的焊缝轨迹自主寻位装置，其特征在于：所述焊缝寻位器包括测距传感器、X轴直线模组和Y轴直线模组；所述测距传感器与所述Y轴直线模组连接，所述测距传感器通过所述Y轴直线模组相对于所述激光焊接头的坐标系，可在Y轴方向移动；所述Y轴直线模组与所述X轴直线模组连接，所述Y轴直线模组通过所述X轴直线模组相对于所述激光焊接头的坐标系，可在X轴方向移动。5.根据权利要求4所述的一种基于机器视觉的焊缝轨迹自主寻位装置，其特征在于：所述X轴直线模组包括X轴模组底座、X轴模组滑板座以及X轴驱动电机，所述X轴模组底座安装于所述伸缩机构上，所述X轴模组滑板座活动连接所述X轴模组底座，并通过设置在所述X轴模组底座一端的所述X轴驱动电机驱动。6.根据权利要求5所述的一种基于机器视觉的焊缝轨迹自主寻位装置，其特征在于：所述Y轴直线模组包括Y轴模组底座、Y轴模组滑板座以及Y轴驱动电机，所述Y轴模组底座安装于所述X轴模组滑板座上，所述Y轴模组滑板座活动连接所述Y轴模组底座，并通过设置在所述Y轴模组底座一端的所述Y轴驱动电机驱动，所述测距传感器安装于所述Y轴模组滑板座上。7.根据权利要求6所述的一种基于机器视觉的焊缝轨迹自主寻位装置，其特征在于：所述焊缝寻位器还包括X轴限位传感器和Y轴限位传感器；所述X轴限位传感器设置在所述X轴模组底座上；所述Y轴限位传感器设置在所述Y轴模组底座上。8.一种基于机器视觉的焊缝轨迹自主寻位系统，其特征在于：包括焊接机器人、机器人控制器、伺服控制器以及计算机，所述焊接机器人的激光焊接头上设置有权利要求1~7任一项所述的一种基于机器视觉的焊缝轨迹自主寻位装置，所述计算机分别连接所述机器人控制器、伺服控制器以及焊缝轨迹自主寻位装置的测距传感器，所述机器人控制器连接所述焊接机器人，所述伺服控制器连接所述焊缝轨迹自主寻位装置的Z轴驱动电机、X轴驱动电机以及Y轴驱动电机。9.根据权利要求8所述的一种基于机器视觉的焊缝轨迹自主寻位系统，其特征在于：还2CN114559157A权利要求书2/2页包括一组所述焊接机器人，并与第一组所述焊接机器人对称设置。10.一种基于机器视觉的焊缝轨迹自主寻位方法，其特征在于：包括步骤：系统标定；编写机器人定位焊缝截面轮廓扫描程序；T形接头焊缝截面轮廓图像生成；T形接头焊缝截面轮廓图像预处理；采用霍夫变换算法获得图像直线集合；T形接头焊缝截面轮廓直线精确拟合；编写加强筋边缘轮廓扫描程序