一种用于焊缝打磨的焊缝识别定位方法和装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111993200A(43)申请公布日2020.11.27(21)申请号202010825510.8(22)申请日2020.08.17(71)申请人上海中车瑞伯德智能系统股份有限公司地址201821上海市嘉定区招贤路655号2楼(72)发明人王诗祺覃江华(74)专利代理机构上海骁象知识产权代理有限公司31315代理人赵峰(51)Int.Cl.B24B9/04(2006.01)B24B49/12(2006.01)B24B51/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种用于焊缝打磨的焊缝识别定位方法和装置(57)摘要一种用于焊缝打磨的焊缝识别定位装置，包括固定连接在机器人末端夹具上的线扫激光传感器和打磨头组件，控制器通过控制线连接机器人，工控机通过数据线与线扫激光传感器和控制器连接。利用上述装置实现的焊缝识别定位方法，利用机器人带动线扫激光传感器对车体焊缝位置作匀速直线扫描，获取多帧焊缝轮廓数据，工控机计算焊缝和母材数据，将位置姿态转换成６DOF坐标，机器人根据各个6DOF坐标计算生成打磨加工轨迹，驱动打磨头组件执行加工轨迹，进行焊缝打磨。本发明满足了打磨应用中对焊缝识别定位的需求，实现了焊缝自动化打磨，解决了车体蒙皮焊缝相对低、矮，易受焊渣干扰，影响打磨效果的问题，提高了识别准度和打磨精度。CN111993200ACN111993200A权利要求书1/2页1.一种用于焊缝打磨的焊缝识别定位装置，包括工控机、机器人和控制器、其特征在于：所述的机器人的末端夹具上固定连接有线扫激光传感器和打磨头组件机器人通过控制线与所述控制器连接，所述工控机通过数据线与所述线扫激光传感器和所述控制器连接，所述控制器依据扫描轨迹控制所述机器人带动线扫激光传感器作直线运动，所述线扫激光传感器采集多帧焊缝轮廓以及母材形态数据，并将数据发送至所述工控机，所述工控机分析整合焊缝轮廓以及母材形态数据，计算并生成机器人可执行的6DOF坐标，并将6DOF坐标发送至所述控制器，所述控制器按6DOF坐标生成打磨加工轨迹，控制所述机器人驱动打磨头组件进行焊缝打磨。2.如权利要求1所述的用于焊缝打磨的焊缝识别定位装置，其特征在于：所述的机器人为六轴机器人。3.一种利用权利要求1所述的装置实现的焊缝识别定位方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：建立所述线扫激光传感器在机器人上的工具号，标定该工具的ＴＣＰ点以及工具坐标方向，使坐标原点及坐标轴与测量坐标原点与坐标轴完全重合，并根据焊缝的位置范围，预设所述机器人扫描轨迹和运行速度；步骤二：启动所述机器人，根据运行速度计算获得所述线扫激光传感器的扫描帧率，机器人执行扫描轨迹，线扫激光传感器对车体焊缝位置作匀速直线扫描，获取多帧焊缝轮廓数据；步骤三：所述线扫激光传感器将各个帧的焊缝轮廓数据发送至工控机，工控机计算出各个帧的焊缝位置及焊缝、母材的形态参数，并将位置姿态转换成机器人坐标下的６DOF坐标；步骤四：所述机器人根据工控机给出的各个6DOF坐标计算生成打磨加工轨迹，所述机器人驱动打磨头组件执行加工轨迹，进行焊缝打磨。4.如权利要求3所述的焊缝识别定位方法，其特征在于：包括如下焊缝定位流程：所述线扫激光传感器沿y轴方向，扫描的结果为沿着y轴等距的多组x,z轮廓数据；将获得的数据集进行多线程处理，每个线程进行运行一个单帧轮廓数据处理；运算后总进程获得沿y轴的多组焊缝位置以及打磨参数数据；沿y轴方向，对焊缝识别结果进行有效性判断和连续性判断；对沿着y轴多组连续的结果进行拼接，获得最终的整条焊缝数据，以及焊头、焊尾位置数据；对焊头和焊尾中间的异常值点进行补偿；对各焊缝位置坐标点进行坐标变换，从传感器坐标变换为机器人坐标，生成全部机器人运动轨迹点坐标{X,Y,Z,A,B,C}。5.如权利要求4所述的焊缝识别定位方法，其特征在于：所述单帧轮廓数据处理步骤包括：步骤一：对所述线扫激光传感器采集的单帧轮廓数据进行滤波处理；步骤二：对滤波后的轮廓点集进行一阶求导，获得每个坐标上的斜率；步骤三：对斜率再次进行滤波，获得轮廓斜率集合；步骤四：对斜率过大的区域进行删除；步骤五：对轮廓斜率集合进行一阶求导，获得每一个点的具有正负性的曲率值；步骤六：将所有曲率值大于给定正阈值的连续区间确定为一个可能的焊缝边缘；步骤七：在每个正阈值连续区间设立多个特征点，对不同区间特征点生成焊缝左右端2CN111993200A权利要求书2/2页点进行配对，对所有符合宽度和高度特征的配对项，寻找其中最大焊缝高度的配对项，在最大高度配对项所在的曲率区域寻找最大曲率值位置，将其设定为焊缝左右端点；步骤八：通过焊缝左右端点计算焊缝相关打磨参数。3CN111993200A说明