一种智能及紧凑型的焊缝视觉跟踪系统技术方案

技术编号:15180946 阅读:153 留言:0更新日期:2017-04-16 09:11
本发明专利技术公开一种智能及紧凑型的焊缝视觉跟踪系统,括壳体、激光器、相机、光路调整模块、驱动装置安装固件和控制系统,相机、光路调整模块和激光器通过安装固件与壳体连接,安装固件均内置于壳体,光路调整模块用于对激光器发出的激光束光路进行调节,驱动装置与壳体的外部可拆卸连接,控制系统分别与相机、光路调整模块、激光器和驱动装置电连接。与现有技术比较本发明专利技术的有益效果在于:该系统实现了对焊缝位置高精度实时定位,能够通过反射镜片的旋转来自动调节激光束的照射在待焊接工件位置。该系统上的相机能够实现快速对焦功能,该系统还能自动调节自身与待焊接工件的相对位置。该系统结构紧凑,便于安装,且适用于多种工况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及视觉跟踪
,具体涉及一种智能及紧凑型的焊缝视觉跟踪系统
技术介绍
随着自动化焊接的发展,对其焊接精度要求越来越高,对其应用范围要求越来越广泛。而在提升焊接精度和扩大应用范围的过程中,焊缝跟踪系统起着举足轻重的作用,焊缝跟踪实现的方式多种多样,焊缝视觉跟踪以其精度高和检测范围大等优点成为当下研究的热点,高度集成化的焊缝视觉跟踪系统也是未来的发展方向。目前,现有的一体式焊接视觉跟踪系统却存在相应的弊端,首先,其相机光轴和激光器中心线成一定角度的固定方式安装,占用空间大。其次,当焊缝跟踪模块与待焊工件的实际距离与理论值存在一定的偏差时,相机将会产生对焦不精确,图像虚化等结果,进而,线结构光在图像中的实际位置会偏离理论设定的位置且图像质量较差,处理结果误差较大,从而使得后期焊缝跟踪结果产生一定的误差。在焊缝跟踪前期,由于焊缝视觉跟踪模块无法根据实际情况中的物距自动响应,即焊缝视觉跟踪模块无法依据自身与待焊工件的实际距离来自动调节焦距、线结构光在相机视场中的初始位置,因此必须借助相应设备并采用人工的方式对焊缝视觉跟踪模块进行初始化调整,这样,对工人的工作依赖程度较大,同时降低了装备的智能化。另一方面,由于现有焊缝视觉跟踪模块的相机采用定焦方式工作,其无法根据复杂结构的待焊工件形状来自动调节焊缝跟踪模块与待焊工件的相对空间位置,现有的定焦式焊接视觉跟踪模块在应用于对结构复杂的待焊工件的检测过程中,当焊缝跟踪模块与待焊工件结构之间出现结构干涉时,现有的定焦式焊接视觉跟踪模块便无能为力,其应用场合受到一定的限制。鉴于上述缺陷,本专利技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本专利技术。
技术实现思路
为解决上述技术缺陷,本专利技术采用的技术方案在于,提供一种智能及紧凑型的焊缝视觉跟踪系统,包括壳体、激光器、相机、光路调整模块、驱动装置安装固件和控制系统,所述相机、所述光路调整模块和所述激光器通过所述安装固件与所述壳体连接,所述安装固件均内置于所述壳体,所述光路调整模块用于对激光器发出的激光束光路进行调节,所述驱动装置与所述壳体的外部可拆卸连接,所述控制系统分别与所述相机、所述光路调整模块、所述激光器和所述驱动装置电连接。较佳的,所述相机包括定焦镜头、调焦圈和镜头调焦圈伺服驱动电机,所述镜头调焦圈伺服驱动电机与所述控制单元电连接,所述控制单元通过所述镜头调焦圈伺服电机控制所述定焦镜头进行自动对焦。较佳的,所述控制系统通过多帧图像分析和比对算法确定所述调焦圈角度,所述比对算法采用灰度差分函数:H=Σi=0lΣj=0w(|f(i+1,j)-f(i,j)|)+(|f(i,j+1)-f(i,j)|)+(|f(i+1,j+1)-f(i,j)|)]]>其中,H为灰度差分梯度函数值,f(i,j)为i,j像素点的灰度值,l和w分别为图像长和宽的最大像素值。较佳的,该系统还包括上盖,所述上盖通过所述安装固件与所述壳体连接,所述上盖与所述安装固件可拆卸连接,所述安装固件分别与所述相机、所述光路调整模块和所述激光器可拆卸连接,所述壳体上设有视窗,所述视窗上设有机玻璃镜片。较佳的,所述光路调整模块包括反射镜、反射镜支架和反射镜伺服驱动电机,所述反射镜设置在所述反射镜支架上,所述反射镜伺服驱动电机与所述控制系统电连接,所述反射镜伺服驱动电机与所述反射镜支架固定连接,所述反射镜伺服驱动电机用于带动所述反射镜支架沿其轴线旋转。较佳的,所述光路调整模块还包括反射镜手动调节装置,所述反射镜手动调节装置与所述反射镜支架固定连接,所述反射镜手动调节装置用于带动所述反射镜支架沿其轴线旋转。较佳的,所述激光器产生的线性激光束呈一字型或十字型或圆滑型。较佳的,所述激光器和所述相机平行设置在壳体内,所述激光器的中心轴线、相机的光轴和反射镜片的中心线在一个平面内。较佳的,该系统还包括镜片插槽组,所述镜片插槽组用于插入减光镜片或滤光片。较佳的,所述控制系统通过多帧图像分析和比对算法确定所述调焦圈角度,所述比对算法时域函数:Y=ΣaΣb(Xa2(a,b)+Xb2(a,b))]]>其中,Y为比对函数值,X(a,b)为第a行第b列像素的亮度,Xa(a,b),Xb(a,b)分别表示a行和b列与相邻像素亮度的差值,Xa(a,b),Xb(a,b)分别表示为:Xa(a,b)=X(a,b+1)-X(a,b)Xb(a,b)=X(a+1,b)-X(a,b)所述比对算法对应的频域函数:S=ΣpΣq(p2+q2)|F(p,q)|2]]>其中,S为频域函数值,p和q分别为第a行和b列的数字图像频率,F(p,q)是X(a,b)的傅里叶变换。与现有技术比较本专利技术的有益效果在于:本专利技术提供的一种智能及紧凑型的焊缝视觉跟踪系统实现了在焊缝跟踪模块相对于待焊工件的距离发生变化的条件下,待焊工件位置高精度实时高智能化定位;该系统能够通过控制系统控制反射镜伺服驱动电机使反射镜片旋转,以达到自动调节激光束照射在待焊接工件上的位置的目的。该系统上的相机能够实现快速对焦功能,该系统还能自动调节自身与待焊接工件的相对位置。该系统结构紧凑,便于安装或拆卸,且适用于多种工况。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1是本专利技术实施例一中壳体内侧结构示意图;图2是本专利技术实施例一中壳体外侧结构示意图;图3是本专利技术实施例一中上盖外侧结构示意图;图4是本专利技术实施例一中上盖内侧结构示意图;图5是本专利技术实施例一中安装固件一侧结构示意图;图6是本专利技术实施例一中安装固件另一侧结构示意图;图7是本专利技术实施例一中安装固件与壳体连接结构示意图;图8是本专利技术实施例一中光路调整模块结构示意图;图9是本专利技术实施例一中控制系统功能示意图;图10是本专利技术实施例一中焊缝视觉跟踪系统一侧结构示意图;图11是本专利技术实施例一中焊缝视觉跟踪系统另一侧结构示意图。具体实施方式以下结合附图,对本专利技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。实施例一本实施例提供了一种智能及紧凑型的焊缝视觉跟踪系统,其包括:壳体1、上盖2、安装固件3、相机4、激光器5、光路调整模块6、驱动装置7、控制系统8。如图1所示,为实施例一中壳体内侧结构示意图;如图2所示,为实施例一中壳体外侧结构示意图。壳体1包括底板11、左侧板12、右侧板13和斜板14,上述的底板11、左侧板12、右侧板13和斜板14是一体式结构。底板11上设有底板通孔115和第一装配孔116,第一装配孔116为通孔。底板11上还开有底板第一插槽111、底板第二插槽112、底板第三插槽113和底板第四插槽114。底板第一插槽111、底板第二插槽112、底板第三插槽113和底板第四插槽114的开槽深度小于底板11的厚度。壳体1上还设置有视窗16。左侧板12上设有左侧板第一插槽121、左侧板第二插槽122、左侧板第三插槽123和左侧板第四插槽124。如图3所示,为实施例一中上盖外侧结构示意图;如图4所示,为实施例一中上盖内侧结构示意图。上盖2设有上盖通孔25和反射镜手动调节通孔26,上盖2内侧开有上盖第一插槽21、上盖第二插槽22、上盖第三插槽23和上盖第四插槽24。上盖第一插本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种智能及紧凑型的焊缝视觉跟踪系统,包括壳体和激光器,其特征在于,还包括相机、光路调整模块、驱动装置安装固件和控制系统,所述相机、所述光路调整模块和所述激光器通过所述安装固件与所述壳体连接,所述安装固件均内置于所述壳体,所述光路调整模块用于对激光器发出的激光束光路进行调节,所述驱动装置与所述壳体的外部可拆卸连接,所述控制系统分别与所述相机、所述光路调整模块、所述激光器和所述驱动装置电连接。

【技术特征摘要】
1.一种智能及紧凑型的焊缝视觉跟踪系统,包括壳体和激光器,其特征在于,还包括相机、光路调整模块、驱动装置安装固件和控制系统,所述相机、所述光路调整模块和所述激光器通过所述安装固件与所述壳体连接,所述安装固件均内置于所述壳体,所述光路调整模块用于对激光器发出的激光束光路进行调节,所述驱动装置与所述壳体的外部可拆卸连接,所述控制系统分别与所述相机、所述光路调整模块、所述激光器和所述驱动装置电连接。2.如权利要求1所述的智能及紧凑型的焊缝视觉跟踪系统,其特征在于,所述相机包括定焦镜头、调焦圈和镜头调焦圈伺服驱动电机,所述镜头调焦圈伺服驱动电机与所述控制单元电连接,所述控制单元通过所述镜头调焦圈伺服电机控制所述定焦镜头进行自动对焦。3.如权利要求2所述的智能及紧凑型的焊缝视觉跟踪系统,其特征在于,所述控制系统通过多帧图像分析和比对算法确定所述调焦圈角度,所述比对算法采用灰度差分函数:H=Σi=0lΣj=0w(|f(i+1,j)-f(i,j)|)+(|f(i,j+1)-f(i,j)|)+(|f(i+1,j+1)-f(i,j)|)]]>其中,H为灰度差分梯度函数值,f(i,j)为i,j像素点的灰度值,l和w分别为图像长和宽的最大像素值。4.如权利要求1-3任一所述的智能及紧凑型的焊缝视觉跟踪系统,其特征在于,还包括上盖,所述上盖通过所述安装固件与所述壳体连接,所述上盖与所述安装固件可拆卸连接,所述安装固件分别与所述相机、所述光路调整模块和所述激光器可拆卸连接,所述壳体上设有视窗,所述视窗上设有机玻璃镜片。5.如权利要求4所述的智能及紧凑型的焊缝视觉跟踪系统,其特征在于,所述光路调整模块包括反射镜、反射镜支架和反射镜伺服驱动电机,所述反射镜设置在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:蒋晓明毕齐林刘晓光赫亮
申请(专利权)人:广东省自动化研究所
类型:发明
国别省市:广东;44

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