一种基于视觉定位的机器人焊接系统及焊接方法技术方案

一种基于视觉定位的机器人焊接系统及焊接方法，其中所述焊接系统，包括：中央控制模块，中央控制模块可进行数据处理和指令发布；图像采集模块，图像采集模块与中央控制模块连接，图像采集模块将采集到的图像信息发送至中央控制模块以进行数据分析，图像采集模块接收并执行中央控制模块的指令；焊接模块，焊接模块与中央控制模块连接，焊接模块接收并执行中央控制模块的指令。焊接系统应用于铝卷焊接时，可以精确定位焊点，并实现焊点定位和焊接操作自动化，可以有效提高焊接效率和焊接精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动化焊接领域，具体的涉及一种基于视觉定位的机器人焊接系统及焊接方法。
技术介绍
铝卷在热处理后需要进行时效处理，时效处理需要将铝卷的卷头和卷尾进行焊接，如果有必要，还需要增加其他一些位置进行焊接，以使铝卷形状得到固定。参考图1，通常将铝卷1内圈的头部称为卷头3，外圈的头部称为卷尾2。铝卷1理论上是圆环柱体，其侧面为圆环形。为了确保铝卷1的形状能够有效固定，通常单纯的焊接卷头3和卷尾2是不够的，一般还会增加其他焊点，一般这些其他焊点是位于经过卷头3和/或卷尾2与圆心4的直线与内圈和外圈的交点。经过卷头3与圆心4的直线与外圈有两个交点，即卷头对称焊点31和卷头对称焊点33；除卷头3本身外，该直线与内圈还有一个交点，即卷头对称焊点32。同样的，经过卷尾2与圆心4的直线与内圈有两个交点，即卷尾对称焊点21和卷尾对称焊点22；除卷尾2本身外，该直线与外圈还有一个交点，即卷尾对称焊点23。一般铝卷1一个侧面上的焊点数量在8个，即卷尾2、卷尾对称焊点21、卷尾对称焊点22和卷尾对称焊点23、卷头3、卷头对称焊点31、卷头对称焊点32和卷头对称焊点33，也可以根据具体情况进行适当增加或者减少。在现有技术中，焊点的寻找，要么通过人工进行，要么通过传统的视觉识别方案进行。但是，人工主要依靠经验进行焊点寻找，其精确性得不到控制，此外也不适应自动化工厂的需求。传统的视觉识别方案往往通过一次成像技术来识别铝卷的轮廓以及图像细节信息，这种方法在小尺寸的铝卷以及精度要求不高的情况下具有快速高 效的特点，但是对于大尺寸的铝卷，例如铝卷外圈直径为2.6m时,一次成像技术要求摄像机具有大广角，或者远离铝卷进行拍摄，但是这样会丢失铝卷的细节信息，比如铝卷卷头和卷尾的翘曲，铝板的不规则切边等，导致焊点寻找失败和焊接失败。综上所述，现有技术中，铝卷的焊点定位较难且不精确，焊接操作无法自动化进行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中铝卷的焊点定位较难且不精确，焊接操作无法自动化进行。为实现上述目的，本专利技术提供一种基于视觉定位的机器人焊接系统，包括：中央控制模块，中央控制模块可进行数据处理和指令发布；图像采集模块，图像采集模块与中央控制模块连接，图像采集模块将采集到的图像信息发送至中央控制模块以进行数据分析，图像采集模块接收并执行中央控制模块的指令；焊接模块，焊接模块与中央控制模块连接，焊接模块接收并执行中央控制模块的指令。进一步，图像采集模块包括：摄像装置； 机器人，所述机器人包括一机械臂，所述摄像装置安装于所述机械臂上。进一步，摄像装置包括：相机、镜头、光源和图像处理卡。进一步，焊接模块安装于所述机械臂上。进一步，机器人为6自由度机器人。进一步，还包括：物料传输模块，物料传输模块与所述中央控制模块连接，物料传输模块接收并执行中央控制模块的指令，并将物料传输模块的位置信息发送至中央控制系统。与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：本专利技术提供的焊接系统应用于铝卷焊接时，可以精确定位焊点，并实现焊点定位和焊接操作自动化，可以有效提高焊接效率和焊接精度。本专利技术提供还一种基于视觉定位的机器人焊接方法，包括：(1)提供待焊接卷状物料和上述的焊接系统；(2)图像采集模块采集卷状物料第一侧面的图像信息，并通过中央控制模块确定卷状物料的卷头和卷尾坐标；(3)焊接模块对第一侧面的卷头和卷尾进行焊接。进一步，步骤1与步骤2之间还包括： 将卷状物料置于物料传输模块上，物料传输模块带动卷状物料移动至第一位置，并将该第一位置坐标发送至中央控制模块。进一步，步骤3之后还包括： 物料传输模块带动卷状物料移动至第二位置，第二位置不同于第一位置，并将第二位置发送至中央控制模块；重复步骤1-3以焊接卷状物料第二侧面的卷头和卷尾。进一步，步骤2包括：图像采集模块采集卷状物料第一侧面图像信息，并将该信息发送至中央控制模块以确定卷状物料的圆心坐标、外圈和内圈的边界轨迹；图像采集模块沿卷状物料内圈边界轨迹运动并采集图像信息，将该图像信息发送至中央控制模块以修正内圈的边界轨迹，并确定卷头的坐标；图像采集模块沿卷状物料外圈边界轨迹运动并采集图像信息，将该图像信息发送至中央控制模块以修正外圈的边界轨迹，并确定卷尾的坐标。进一步，确定卷状物料的圆心坐标、外圈和内圈的边界轨迹的步骤包括：图像采集模块在平行于卷状物料第一侧面的平面内沿直线运动，并采集外圈上的两个点以及内圈上的至少一个点；图像采集模块在平行于卷状物料第一侧面的平面内沿直线运动，并采集外圈上的另外至少一个点；中央控制模块通过外圈上的三个点的坐标进行理论计算，得到圆心坐标和外圈边界轨迹；中央控制模块通过内圈上的一个点的坐标和圆心坐标进行理论计算，得到内圈边界轨迹。进一步，在步骤2和步骤3之间还包括： 计算卷头对称焊点坐标：中央控制模块计算经过卷状物料的圆心和卷头的直线，并计算除卷头外的，该直线与内圈和外圈的交点坐标，该交点为卷头对称焊点，该交点坐标为卷头对称焊点坐标；计算卷尾对称焊点坐标：中央控制模块计算经过卷状物料的圆心与卷尾的直线，并计算除卷尾外的，该直线与内圈和外圈的交点坐标，该交点为卷尾对称焊点，该交点坐标为卷尾对称焊点坐标。进一步，步骤3还包括对卷头对称焊点和卷尾对称焊点进行焊接。进一步，在计算卷头对称焊点坐标和卷尾对称焊点坐标之前还包括：图像采集模块对卷头和卷尾进行图像采集，以修正卷头和卷尾的坐标。进一步，在计算卷头对称焊点坐标和卷尾对称焊点坐标之后还包括：图像采集模块对卷头对称焊点和卷尾对称焊点进行图像采集，以修正其坐标。进一步，步骤3之后还包括： 物料传输模块将卷状物料移送至焊接工作完成区。与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：本专利技术提供的焊接方法进行焊接时，可以精确定位焊点，并实现焊点定位和焊接操作自动化，可以有效提高焊接效率和焊接精度。附图说明图1为铝卷的示意图；图2为本专利技术第一实施例中焊接系统结构的示意图；图3为本专利技术第二实施例中焊接方法的流程图；图4为本专利技术第二实施例中卷状物料置于第一位置的示意图；图5为本专利技术第二实施例中确定卷头和卷尾的坐标的流程图；图6为本专利技术第二实施例中确定卷状物料的圆心坐标、外圈和内圈的边界轨迹的流程图；图7为本专利技术第二实施例中卷状物料的示意图；图8为本专利技术第二实施例中确定焊点时的卷状物料的示意图；图9为本专利技术第二实施例中卷状物料置于第二位置的示意图；图10为本专利技术第二实施例中卷状物料置于焊接工作完成区的示意图。具体实施方式现有技术中，铝卷的焊点定位较难且不精确，焊接操作无法自动化进行。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。第一实施例 参考图2，本实施例提供一种基于视觉定位的机器人焊接系统，包括中央控制模块、图像采集模块和焊接模块。中央控制模块可进行数据处理和指令发布，以对图像采集模块和焊接模块的信息进行处理，并向图像采集模块和焊接模块发送需要执行的指令。图像采集模块与中央控制模块连接，图像采集模块将采集到的图像信息发送至中央控制模块以进行数据分析，图像采集模块接收并执行中央控制模块的指令。例如，中央控制模块可以发送指令使图像采集模块移动到指定的位置进行图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于视觉定位的机器人焊接系统，其特征在于，包括：中央控制模块，中央控制模块可进行数据处理和指令发布；图像采集模块，图像采集模块与中央控制模块连接，图像采集模块将采集到的图像信息发送至中央控制模块以进行数据分析，图像采集模块接收并执行中央控制模块的指令；焊接模块，焊接模块与中央控制模块连接，焊接模块接收并执行中央控制模块的指令。

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉定位的机器人焊接系统，其特征在于，包括：中央控制模块，中央控制模块可进行数据处理和指令发布；图像采集模块，图像采集模块与中央控制模块连接，图像采集模块将采集到的图像信息发送至中央控制模块以进行数据分析，图像采集模块接收并执行中央控制模块的指令；焊接模块，焊接模块与中央控制模块连接，焊接模块接收并执行中央控制模块的指令。2.根据权利要求1所述的基于视觉定位的机器人焊接系统，其特征在于，图像采集模块包括：摄像装置；机器人，所述机器人包括一机械臂，所述摄像装置安装于所述机械臂上。3.根据权利要求2所述的基于视觉定位的机器人焊接系统，其特征在于，摄像装置包括：相机、镜头、光源和图像处理卡。4.根据权利要求2所述的基于视觉定位的机器人焊接系统，其特征在于，焊接模块安装于所述机械臂上。5.根据权利要求2或4所述的基于视觉定位的机器人焊接系统，其特征在于，机器人为6自由度机器人。6.据权利要求1所述的基于视觉定位的机器人焊接系统，其特征在于，还包括：物料传输模块，物料传输模块与所述中央控制模块连接，物料传输模块接收并执行中央控制模块的指令，并将物料传输模块的位置信息发送至中央控制系统。7.一种基于视觉定位的机器人焊接方法，其特征在于，包括：(1)提供待焊接卷状物料和权利要求1-6任一所述的焊接系统；(2)图像采集模块采集卷状物料第一侧面的图像信息，并通过中央控制模块确定卷状物料的卷头和卷尾坐标；(3)焊接模块对第一侧面的卷头和卷尾进行焊接。8.根据权利要求7所述的基于视觉定位的机器人焊接方法，其特征在于，步骤1与步骤2之间还包括：将卷状物料置于物料传输模块上，物料传输模块带动卷状物料移动至第一位置，并将该第一位置坐标发送至中央控制模块。9.根据权利要求8所述的基于视觉定位的机器人焊接方法，其特征在于，步骤3之后还包括：物料传输模块带动卷状物料移动至第二位置，第二位置不同于第一位置，并将第二位置发送至中央控制模块；重复步骤1-3以焊接卷状物料第二侧面的卷头和卷尾。10.根据权利要求7所述的基于视觉定位的机器人焊接方法，其特征在于，步骤2包括：图像采集模块采集卷状物料第一侧面图像信息，并将该信息发送至中央...

【专利技术属性】
技术研发人员：温中蒙，禹超，苏杰，刘卓斌，
申请(专利权)人：尔智机器人上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31