一种焊枪自动跟踪控制并在线修正系统及其控制方法.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CN104588838A(43)申请公布日2015.05.06(21)申请号201510064960.9(22)申请日2015.02.07(71)申请人芜湖安普机器人产业技术研究院有限公司地址241000安徽省芜湖市鸠江电子产业园E座3层、4层(72)发明人于华付邦晨许德章(51)Int.Cl.B23K9/127(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种焊枪自动跟踪控制并在线修正系统及其控制方法(57)摘要本发明涉及一种焊枪自动跟踪控制并在线修正系统及其控制方法，属于机器人弧焊技术领域，包括视觉传感系统、图像处理系统、跟踪控制系统和在线修正系统，视觉传感系统包括CCD视觉传感器，图像处理系统包括图像预处理模块和图像处理模块，跟踪控制系统包括焊枪、控制系统、驱动系统、信号处理模块和电弧传感器，在线修正系统包括激光二维轮廓扫描传感器和误差分析模块。本发明利用CCD视觉传感器、电弧传感器和激光二维轮廓扫描传感器三个传感器的误差在线融合分别从焊接前、焊接中、焊接后三个焊接阶段对焊缝进行预测、跟踪、修正，提高了焊缝追踪精度和系统容错性，提高焊接生产效率和焊接质量，具有通用性。CN104588838ACN104588838A权利要求书1/1页1.一种焊枪自动跟踪控制并在线修正系统，包括视觉传感系统、图像处理系统、跟踪控制系统和在线修正系统，其特征在于：所述视觉传感系统包括CCD视觉传感器，所述图像处理系统包括图像预处理模块和图像处理模块，所述跟踪控制系统包括焊枪、控制系统、驱动系统、信号处理模块和电弧传感器，所述在线修正系统包括激光二维轮廓扫描传感器和误差分析模块；所述CCD视觉传感器与图像预处理模块连接，所述图像预处理模块与图像处理模块连接，所述图像处理模块与控制系统连接，所述控制系统与驱动系统连接，所述驱动系统与焊枪相连，所述电弧传感器安装在焊枪上，电弧传感器与信号处理模块连接，所述信号处理模块与控制系统连接，所述激光二维轮廓扫描传感器与误差分析模块相连，所述误差分析模块和控制系统相连。2.根据权利要求1所述的一种焊枪自动跟踪控制并在线修正系统，其特征在于：所述电弧传感器、CCD视觉传感器和激光二维轮廓扫描传感器三者相互连通，所述CCD视觉传感器根据所测得的图像对焊缝轨迹进行预测，所述电弧传感器对焊接动作实时调整、修正，所述激光二维轮廓扫描传感器对焊接效果进行跟踪反馈。3.根据权利要求2所述的一种焊枪自动跟踪控制并在线修正系统，其特征在于：所述CCD视觉传感器采用固定安装的方式安装在焊枪上，CCD视觉传感器在焊接前获取场景中待焊工件的位置信息图像和焊缝空间位置信息。4.根据权利要求3所述的一种焊枪自动跟踪控制并在线修正系统，其特征在于：所述图像预处理模块对CCD视觉传感器获取的图像中包含的各种随机噪声和非线性畸变进行预处理；所述图像处理模块对图像边缘线进行提取，根据图像特征得到焊缝中心线并求解出焊缝的数学方程，所述控制系统根据所得的数学方程对焊接过程进行实时跟踪控制并控制驱动系统对焊枪进行在线纠偏。5.根据权利要求1所述的一种焊枪自动跟踪控制并在线修正系统，其特征在于：所述的在线修正系统是基于激光二维轮廓扫描传感器获取已焊工件的焊缝轮廓，经过误差分析模块计算出焊缝轨迹，所述的焊缝轨迹与视觉传感系统和图像处理系统得出的焊缝中心线进行比较可得出偏差结果，得到的偏差结果信号实时反馈给控制系统，所述控制系统接收偏差结果信号后，通过驱动系统控制焊枪在线修正轨迹。6.根据权利要求1所述一种焊枪自动跟踪控制并在线修正系统的控制方法，其特征在于：所述方法由以下步骤完成：(1)焊前预测：所述CCD视觉传感器将其采集的光信号转换成图像数据，以获取焊缝路径图像，并将该焊缝路径图像传输至图像预处理模块，对焊缝路径图像进行预处理，计算出预测的焊缝路径宽度和跟踪方向，然后将预测焊接轨迹数据输出至控制系统；(2)焊中跟踪：焊接开始时，电弧传感器对焊接电流进行采样，利用数字滤波器进行滤波，由误差分析模块提取偏差，拟合偏差方向，判断偏差趋势，计算补偿量，将信号传送给控制系统，控制系统控制驱动系统驱动焊枪适度偏移，使焊枪在线修正焊接轨迹；(3)焊后修正：激光二维扫描传感器对已焊部位进行检测，通过计算机软件对信息进行处理，并将得到的检测数据与预设的标准数据进行对比，将不符合要求的焊接部位信息反馈至控制系统，控制系统发送控制指令至驱动系统，由驱动系统控制焊枪对该焊接部位进行补焊。2CN104588838A说明书1/4页一种焊枪自动跟踪控制并在线修正系统及其控制方法技术领域[0001]本发明属于机器人弧焊技术领域，涉及一种焊缝跟踪检测控制方法，具体地说是一种焊枪自动跟踪控制并