有源焊炬标记物控制的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种焊接系统，所述焊接系统包括一个或多个相机和耦接到所述一个或多个相机的控制器。所述一个或多个相机配置成检测焊接装置的多组视觉标记物，其中每一组视觉标记物在相应标记物方向上取向。所述控制器配置成基于检测的一组视觉标记物而确定相应一组或多组视觉标记物的一个或多个标记物方向，至少部分地基于追踪的一组视觉标记物的所确定标记物方向而将所述多组视觉标记物中的一组视觉标记物选择为所述追踪的一组视觉标记物，使刚体模型关联于所述追踪的一组视觉标记物，和基于所述追踪的一组视觉标记物的所述关联刚体模型而确定所述焊接装置的位置和取向。

System and method for controlling active torch markings

The present invention relates to a welding system comprising one or more cameras and a controller coupled to one or more cameras. The one or more cameras are configured to detect a plurality of sets of visual markers of a welding device in which each set of visual markers is oriented in the direction of the corresponding marker. The controller is configured to determine one or more markers corresponding one or more groups of visual markers based on a set of visual markers, a set of visual markers based at least in part on the track of the identified markers and the direction of a set of visual markers in a set of visual markers the set of visual markers in selection for the tracking, a set of visual markers to make rigid model associated with the track, and to determine the welding device based on the rigid model of a group of related visual markers of the tracking of the position and orientation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有源焊炬标记物控制的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2014年11月5日提交的标题为“有源焊炬标记物控制的系统和方法(SYSTEMANDMETHODOFACTIVETORCHMARKERCONTROL)”的美国临时申请No.62/075,701的优先权和权益，该申请的全文出于所有目的以引用方式并入本文。
技术介绍
本专利技术总的来说涉及焊接，并且更明确地说，涉及可用于监视焊接环境并管理与焊接环境相关联的焊接数据(例如，在焊接期间和/或焊接之前从焊接环境收集的焊接数据)的焊接系统。焊接是一种已在各种行业和应用中越来越多地被使用的工艺。这些工艺在某些情形下可以是自动化的，但是对手动焊接操作来说，继续存在大量应用。在两种状况下，这些焊接操作依赖于各种类型的设备来确保在期望时间以适当量将焊接耗材(例如，送丝、保护气体等)的供应品提供给焊接点。在预备执行手动焊接操作的过程中，可使用焊接系统(例如，焊接训练系统)来训练焊接操作员。焊接系统可被设计成用适当的技术训练焊接操作员以执行各种焊接操作。某些焊接系统可使用各种训练方法。如可了解的是，这些训练系统的获得和操作可能是昂贵的。因此，焊接训练机构可能仅获得有限数量的这些训练系统。此外，某些焊接系统可能无法充分地训练焊接操作员来执行高质量焊接。附图说明当参照附图阅读具体实施方式时，本专利技术的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在各个附图中，相同附图标记表示相同部分，其中：图1是根据本公开的方面的焊接系统的实施例的框图；图2是根据本公开的方面的图1的焊接系统的一些部分的实施例的框图；图2A是根据本公开的方面的图1的焊炬的电路的实施例的示意图；图3是根据本公开的方面的图1的焊炬的实施例的立体图；图4是根据本公开的方面的图1的焊接支架的实施例的立体图；图5是根据本公开的方面的校准装置的实施例的立体图；图6是根据本公开的方面的夹具组件的实施例的立体图；图7是根据本公开的方面的焊丝伸出校准工具的实施例的立体图；图8是根据本公开的方面的图7的焊丝伸出校准工具的俯视图；图9是根据本公开的方面的用于对焊丝从焊炬的伸出度进行校准的方法的实施例；图10是根据本公开的方面的具有物理标记的焊接耗材的实施例的立体图；图11是根据本公开的方面的具有物理标记的焊丝的实施例的立体图；图12是根据本公开的方面的图1的焊接支架的垂直臂组件的实施例的立体图；图13是根据本公开的方面的仰焊臂组件的实施例的立体图；图14是根据本公开的方面的具有多种训练模式的焊接软件的实施例的框图；图15是根据本公开的方面的焊接软件的虚拟现实模式的实施例的框图；图16是根据本公开的方面的用于整合训练结果数据的方法的实施例；图17是根据本公开的方面的图示焊接操作员的多组焊接数据的图表的实施例；图18是根据本公开的方面的图示焊工的焊接数据与一个班级的焊接数据相比的图表的实施例；图19是根据本公开的方面的用于存储认证状态数据的数据存储系统(例如，云存储系统)的实施例的框图；图20是根据本公开的方面的图示对应于焊接的数据的屏幕的实施例；图21是根据本公开的方面的图示焊接的不连续性分析的屏幕的实施例；图22是根据本公开的方面的焊接软件的焊接教员屏幕的实施例的框图；图23是根据本公开的方面的用于使用增强现实进行的焊接训练的方法的实施例；图24是根据本公开的方面的用于使用增强现实进行的焊接训练的另一方法的实施例；图25是根据本公开的方面的焊炬的实施例的框图；图26是根据本公开的方面的使用焊炬将振动反馈提供给焊接操作员的方法的实施例；图27是根据本公开的方面的各自包含用于将振动反馈提供给焊接操作员的不同频率的两种样式的实施例的图形；图28是根据本公开的方面的各自包含用于将振动反馈提供给焊接操作员的不同调制的两种样式的实施例的图形；图29是根据本公开的方面的各自包含用于将振动反馈提供给焊接操作员的不同振幅的两种样式的实施例的图形；图30是根据本公开的方面的具有可用于追踪焊炬的球形标记物的焊炬的实施例的立体图；图31是根据本公开的方面的沿着图30的剖切线31-31截取的焊炬的实施例的立体图；图32是根据本公开的方面的焊炬和视觉标记物的实施例的俯视图；图33是根据本公开的方面的用于在焊炬的显示器上关联于阈值而显示焊接参数的方法的实施例；图34是根据本公开的方面的用于关联于阈值而展示焊接参数的焊炬的显示器的一组屏幕截图的实施例；图35是根据本公开的方面的用于使用至少四个标记物而在焊接系统中追踪焊炬的方法的实施例；图36是根据本公开的方面的用于检测处理器与焊炬通信的能力的方法的实施例；图37是根据本公开的方面的可与焊接系统一起使用的用于校准弯曲焊接接头的方法的实施例；图38是根据本公开的方面的弯曲焊接接头的实施例的图；图39是根据本公开的方面的弯曲焊接接头和标记工具的实施例的图；图40是根据本公开的方面的用于追踪多行程焊接操作的方法的实施例；图41是根据本公开的方面的焊接支架的实施例的立体图；图42是根据本公开的方面的图41的焊接支架的焊接表面的实施例的横截面图；图43是根据本公开的方面的具有可移除盖的感测装置的实施例的横截面图；图44是根据本公开的方面的校准工具的实施例的立体图；图45是根据本公开的方面的图44的校准工具的立体图，其中外盖被移除；图46是根据本公开的方面的校准工具的尖末端的实施例的侧视图；图47是根据本公开的方面的校准工具的圆末端的实施例的侧视图；图48是根据本公开的方面的校准工具的具有较小尖末端的圆末端的实施例的侧视图；图49是根据本公开的方面的用于检测校准点的方法的实施例；图50是根据本公开的方面的用于基于焊接路径来确定焊接得分的方法的实施例；图51是根据本公开的方面的使用焊炬的用户接口而在焊接模式之间转变的方法的实施例；图52是根据本公开的方面的远程焊接训练系统的实施例；图53是根据本公开的方面的具有来自不同操作员的焊接数据的控制面板页面的实施例；图54是根据本公开的方面的具有深度传感器和局部定位系统的焊接系统的实施例；图55是根据本专利技术的方面的控制焊炬的视觉标记物以追踪焊炬的移动和位置的方法的实施例；图56是根据本公开的方面的具有视觉标记物的基础部件的横截面图；图57是根据本公开的方面的焊接支架的臂和夹持组件的实施例的立体图；图58是根据本公开的方面的沿着剖切线58-58截取的图57的夹持组件的底座的实施例的俯视图；图59是根据本公开的方面的耦接到图57的夹持组件的校准块的实施例的立体图；图60是根据本专利技术的方面的用于针对焊位不当的焊接作业而设置训练支架的臂的方法的实施例；图61是根据本公开的方面的用于通过焊接系统来选择并执行多行程焊接作业的方法的实施例；图62是根据本公开的方面的图示对应于焊接的数据(包含电弧参数)的屏幕的实施例；图63是根据本公开的方面的图示对应于未检测到电弧的焊接测试的数据的屏幕的实施例；图64是根据本公开的方面的图示作业开发例程的屏幕的实施例；图65是根据本公开的方面的图示与焊接过程相关的性质的屏幕的实施例；图66是根据本公开的方面的图示对应于模拟焊接的数据的屏幕的实施例；图67是根据本公开的方面的图示在焊接的起始之前对应于焊接的数据的屏幕的实施例；图68是根据本公开的方面的图示焊接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊接系统，所述焊接系统包括：一个或多个相机，所述一个或多个相机配置成检测焊接装置的多组视觉标记物，其中每一组视觉标记物包括在相应标记物方向上取向的视觉标记物；以及控制器，所述控制器耦接到所述一个或多个相机，其中所述控制器配置成：至少部分地基于所述多组视觉标记物的所检测的一组视觉标记物而确定所述多组视觉标记物的相应一组或多组视觉标记物的一个或多个标记物方向；至少部分地基于追踪的一组视觉标记物的所确定的标记物方向而将所述多组视觉标记物的其中一组视觉标记物选择为所述追踪的一组视觉标记物；使刚体模型关联于所述追踪的一组视觉标记物；和基于所述追踪的一组视觉标记物的所述关联的刚体模型而确定所述焊接装置的位置和取向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.05 US 62/075,701;2015.10.30 US 14/928,6571.一种焊接系统，所述焊接系统包括：一个或多个相机，所述一个或多个相机配置成检测焊接装置的多组视觉标记物，其中每一组视觉标记物包括在相应标记物方向上取向的视觉标记物；以及控制器，所述控制器耦接到所述一个或多个相机，其中所述控制器配置成：至少部分地基于所述多组视觉标记物的所检测的一组视觉标记物而确定所述多组视觉标记物的相应一组或多组视觉标记物的一个或多个标记物方向；至少部分地基于追踪的一组视觉标记物的所确定的标记物方向而将所述多组视觉标记物的其中一组视觉标记物选择为所述追踪的一组视觉标记物；使刚体模型关联于所述追踪的一组视觉标记物；和基于所述追踪的一组视觉标记物的所述关联的刚体模型而确定所述焊接装置的位置和取向。2.根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述一个或多个相机包括配置成朝向所述焊接装置发射光的光源，并且所述视觉标记物中的一个或多个配置成当所述一个或多个视觉标记物的所述相应标记物方向朝向所述一个或多个相机时朝向所述一个或多个相机的镜头反射所述发射的光。3.根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述追踪的一组视觉标记物的所述相应标记物方向相比于所述多组视觉标记物的其它组视觉标记物的所述标记物方向更加朝向所述一个或多个相机。4.根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述控制器至少部分地基于所述一个或多个相机检测所述追踪的一组视觉标记物的连续时间段而从所述多组视觉标记物选择所述追踪的一组视觉标记物，其中所述连续时间段大于200毫秒。5.根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述控制器配置成当所述追踪的一组视觉标记物的所述确定的标记物方向在所述一个或多个相机的视线的锁定角度阈值内时保持锁定到所述追踪的一组视觉标记物。6.根据权利要求1所述的焊接系统，其中检测的每一组视觉标记物包括三个或更多个视觉标记物。7.根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述多组视觉标记物包括配置成在所述相应标记物方向上发射光的发光二极管(LED)。8.根据权利要求7所述的焊接系统，其中所述控制器配置成接通所述多组视觉标记物的所述选择的一组视觉标记物的LED并且切断其它组视觉标记物的LED。9.根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述控制器配置成基于所述焊接装置的所述确定的位置和所述确定的取向而确定所述焊接装置的焊接参数。10.根据权利要求9所述的焊接系统，其中所述控制器配置成在非临时计算机可读存储器中记录所述焊接的所述确定的焊接参数。11.一种焊接系统，所述焊接系统包括：焊炬，所述焊炬包括：在第一标记物方向上取向的第一组至少三个发光二极管(LED)；和在第二标记物方向上取向的第二组至少三个LED；一个或多个相机，所述一个或多个相机配置成当所述相应标记物方向朝向所述一个或多个相机时检测从所述第一组LED或所述第二组LED的所述LED所发射的光；和控制器，所述控制器耦接到所述一个或多个相机，其中所述控制器配置成：当所述第一标记物方向朝向所述一个或多个相机时检测所述第一组LED的第一刚体模型；当所述第二标记物方向朝向所述一个或多个相机时检测所述第二组LED的第二刚体模型；基于所检测的刚体模型而确定所述焊炬的位置和取向，其中所述检测的刚体模型包括所述第一刚体模型或所述第二刚体模型；基于所述焊炬的所述位置和所述取向而确定所述焊炬的焊接参数；和在焊接操作期间将所述焊炬的所述焊接参数记录于非临时计算机可读存储器中。12.根据权利要求11所述的焊接系统，其中所述焊炬包括在第三标记物方向上取向的第三组至少三个LED，其中所述一个或多个相机配置成当所述第三标记物方向朝向所述一个或多个相机时检测从所述第三组LED的所述LED所发射的光，其中所述控制器配置成当所述第三标记物方向朝向所述一个或多个相机时检测所述第三组LED的第三刚体模型，所述控制器配置成基于所述检测的刚体模型而确定所述焊炬的所述位置和所述取向，并且所述检测的刚体模型包括所述第一刚体模型、所述第二刚体模型或所述第三刚体模型。13.根据权利要求11所述的焊接系统，其中所述控制器配置成在所述焊接操作期间选择性地控制所述第一组LED和所述第二组LED以一次仅从所述第一组LED和所述第二组LED其中一组LED发射光。14.根据权利要求11所述的焊接系统，其中所述控制器配置成当所述第一标记物方向相比于所述第二标记物方向更加朝向所述一个或多个相机时基于所述确定的第一刚体模型而确定所述焊炬的所述位置和所述取向，并且所述控制器配置成当所述第二标记物方向相比于所述第一标记物方向更加朝向所述一个或多个相机时基于所述确定的第二刚体模型而确定所述焊炬的所述位置和所述取向。15.根据权利要求11所述的焊接系统，其中所述控制器配置成仅当所述第一标记物方向相对于所述一个或多个相机的视线的取向大于锁定阈值角度并且所述第二标记物方向相对于所述一个或多个相机的所述视线的取向小于所述锁定阈值角度时将所述位置和所述取向的确定从基于所述第一刚体模型变更为基于所述第二刚体模型，并且所述控制器配置成仅当...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·约书亚·贝克尔，杰弗里·戴尔·韦伯，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US