一种焊接机器人的对目标物体轮廓定位的方法和装置制造方法及图纸

一种焊接机器人的对目标物体轮廓定位的装置和方法，其特征在于，包括：结构光传感器，陀螺仪，软件系统。所述结构光传感器是能够向指定方向发射结构光来获取深度信息的传感器。所述陀螺仪是用以获得本发明专利技术装置当前轴向和\或加速度等运动相关信息的装置。所述软件系统负责根据结构光传感器的数据来建模，并记录陀螺仪读数和计算移动的距离偏移和轴向转角偏移，尽可能拼接不同结构光传感器位置下的3D建模信息。本发明专利技术的一个特点是能够按照某个预先设定的模式来对多个位置进行测距和3D建模，并且能够将结果拼成一个较完整的物体或所需焊接的缝隙的整体情况，并且更方便检查焊接任务的完成情况。

A method and device for welding robot to locate object contour

The utility model relates to a device and a method for positioning the contour of a target object of a welding robot, which is characterized in that the device comprises a structured light sensor, a gyroscope and a software system. The structured light sensor is a sensor capable of transmitting structured light in a specified direction to obtain depth information. The gyroscope is a device for obtaining current axial direction and / or acceleration and other motion related information of the device of the invention. The software system is responsible for modeling according to the data of structured light sensor, recording the gyroscope reading and calculating the moving distance offset and axial angle offset, and splicing the 3D modeling information under different positions of structured light sensor as much as possible. One feature of the invention is that it can carry out ranging and 3D modeling for multiple positions according to a preset mode, and it can assemble the result into a relatively complete object or the whole situation of the required welding gap, and it is more convenient to check the completion of the welding task.

【技术实现步骤摘要】
一种焊接机器人的对目标物体轮廓定位的方法和装置
本专利技术涉及焊接机器人领域，具体涉及一种焊接机器人的对目标物体轮廓定位的方法和装置。
技术介绍
本专利技术提供一种较简洁、较精确的焊接机器人的对目标物体轮廓定位的方法和装置，以满足焊接机器人或焊接机器手臂对目标物体的测距建模需要，并在多数情况下避免对较常见需求环境（例如管道等）进行基于形状的额外的编程工作，并且能够在较复杂情况下对焊接模块提供稳定较小误差的焊接指导数据。本专利技术的另一个特点是能够按照某个预先设定的模式来对多个位置进行测距和3D建模，并且能够将结果拼成一个较完整的物体或所需焊接的缝隙的整体情况，并且更方便检查焊接任务的完成情况。
技术实现思路
一种焊接机器人的对目标物体轮廓定位的装置，其特征在于，包括：结构光传感器，陀螺仪，软件系统。优选地，所述结构光传感器是能够向指定方向发射结构光来获取深度信息的传感器。优选地，所述陀螺仪是用以获得本专利技术装置当前轴向和\或加速度等运动相关信息的装置。优选地，所述软件系统负责根据结构光传感器的数据来建模，并记录陀螺仪读数和计算移动的距离偏移和轴向转角偏移，尽可能拼接不同结构光传感器位置下的3D建模信息。优选地，作为一种可选的实施方式，可以在本专利技术装置上部署指定的校准刻度或校准标识（例如在统一的位置增加一个小红点或一个十字），以用来与执行焊接操作的装置计算相对偏移（位置偏移和轴向角度偏移）。进一步地，求出来的相对位置偏移和轴向角度偏移可以输入到所述执行焊接操作的机器人装置中，以便对本专利技术装置提供的数据进行坐标系转换以得到所述执行焊接操作的机器人装置所使用的坐标系中的数据值。优选地，作为一种可选的实施方式，对于本专利技术装置和所述执行焊接操作的机器人装置的相对位移和相对轴向角度是恒定的情况，可以将相对位移和相对轴向角度储存到配置文件中，通过软件系统的加载来避免反复重复的计算和设置所述执行焊接操作的机器人装置。优选地，所述结构光可以为呈条纹式、网格式、散斑式、编码式等图案。一种焊接机器人的对目标物体轮廓定位的方法，其特征在于，包括：步骤一：将本专利技术装置固定或摆放或移动到指定的位置（缝隙处或缝隙附近），然后使用结构光传感器收集深度信息，使用陀螺仪收集位置、加速度、轴向角度等信息。步骤二：利用结构光传感器收集到的深度信息来建立模型信息（3D建模），与当前的陀螺仪信息一并存储。步骤三：按事先定义好的模式来移动本专利技术装置的结构光传感器和陀螺仪部分（自动或手动），进行多次信息采集和3D建模，拼接3D建模信息，在软件系统中框选或点选缝隙和边缘来指导焊接系统工作。优选地，作为一种可选的实施方式，如果有多组本专利技术装置同时工作时，则按照每组本专利技术装置的相对位移和相对轴向转角将模型信息转换后融合到同一个3D坐标系中。优选地，作为一种可选的实施方式，如果是一组本专利技术装置在测量的时候可以转向，相对轴向转角和相对位移通过陀螺仪记录，最终在将每个扫描点的3D建模数据拼在一起的时候对不同位置下的3D建模数据按照每个位置的相对偏移和相对轴向角度偏移来进行坐标变换。优选地，作为一种可选的实施方式，在收集数据时，可以预先设定一种数据收集模式，例如按照一个正方形的最上方两个顶点做为数据收集位置，朝向正方形中心位置的方向收集数据。优选地，在某个位置收集完深度信息并完成了3D建模和读取陀螺仪数据之后，本专利技术装置的陀螺仪和结构光传感器部分可以移动到另一个地方（自动或手动移动）来捕捉深度信息，移动过程中陀螺仪记录下移动相关信息来计算移动后的位置偏移和轴向角度偏移。优选地，多次收集信息之后，将每个信息收集位置的3D模型信息，按照收集深度信息时的陀螺仪信息的相对位置偏移和轴向角度偏移来进行坐标变化，以便将多次建模得到的3D建模信息最终融合到一个统一的坐标系中。优选地，作为一种可选的实施方式，在根据陀螺仪计算相对位移时，陀螺仪每帧的数据中包含有时间、轴向角度、加速度等信息，使用加速度乘以每帧的时间间隔，可以得到这一帧的速度变化偏移，将这些速度变化偏移累加起来就可以得到瞬间（每帧）的速度值，用这个累加后的瞬间速度值计算出的平均速度乘以每帧的时间间隔就能得到每帧的位移的偏移值，将这个位移偏移值累加就能得到从一个深度信息收集点到另一个深度信息收集点的位置偏移。优选地，作为一种可选的实施方式，如果能直接从陀螺仪中读取出位移信息则不需要所属软件系统根据陀螺仪提供的加速度来计算。优选地，框选的是顶点，找到框选的顶点中间的缝隙（缝隙的界定是无顶点区域或出现3D空间中基于某个方向的断崖样式的区域）。优选地，所述框选顶点或缝隙的方式也可以是通过电脑或者通过连接软件系统的手机或平板电脑。可选地，作为一种可选的实施方式，区分出边缘和缝隙两种类型的顶点位置信息，将数据一并传递给焊接模块。优选地，作为一种可选的实施方式，3D建模时可以根据结构光传感器的深度信息（通常是张图片）的每个四方形位置（每个位置可以是图片中的像素点）来建立两个三角形（四个点分布是四方形，建立两个三角形），以形成三角形带或三角形集合。可选地，本专利技术装置的承托装置的类型可以是在机械臂上的托盘、或是托盘固定在圆轴上以方便转动。优选地，作为一种可选的实施方式，结构光传感器和陀螺仪可以单独部署在可旋转或移动（自动或手动）的机械部件上，以实现结构光传感器和陀螺仪的整体移动和旋转（同步的进行）。优选地，作为一种可选的实施方式，本专利技术也可用于焊接完成之后检查焊接表面的完成情况。进一步地，作为一种可选的实施方式，检查焊接后的表面完成效果时，使用结构光传感器重新扫描相同位置，3D建模后按照框选区域与焊接前的3D建模数据进行顶点位置比较，如果仍然出现缝隙的说明焊接未完成。进一步地，作为一种可选的实施方式，检查焊接后的表面完成效果时，使用结构光传感器重新扫描相同位置，也可以直接使用框选范围所示的深度信息与焊接前的深度信息进行比较，来检测焊接未完成。优选地，作为一种可选的实施方式，可以将本专利技术装置的包围盒输入到所述执行焊接操作的机器人装置中以避免机器手臂出现碰撞。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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1一种本专利技术装置的承托装置的样式示意图，前视图。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1步骤1：将本专利技术装置布置在需要焊接的物体的指定位置。步骤2：本专利技术装置按照事先设定的模式和顺序依次对每个位置（和\或角度）来进行信息收集，其中包括结构光传感器收集深度信息、陀螺仪收集位置、加速度、轴向角度等信息，并完成3D建模，将结果储存。步骤3：将多次收集的数据按照陀螺仪数据计算出来的相对位置和相对轴向角度进行坐标变换，将变换后的3D模型结果融合到同一个坐标系中。步骤4：框选缝隙，将3D建模信息和框选信息发送给焊接模块进行操作。步骤5：按照本专利技术装置事先设定的模式和顺序依次对每个位置（或角度）来进行第二次信息收集，将收集到的深度信息和陀螺仪信息按照之前的转换方法融合到一个坐标系中后，对刚才框选的区域与之前的3D建模数据进行比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊接机器人的对目标物体轮廓定位的装置，其特征在于，包括：结构光传感器，陀螺仪，软件系统；所述结构光传感器是能够向指定方向发射结构光来获取深度信息的传感器；所述陀螺仪是用以获得本专利技术装置当前轴向和\或加速度等运动相关信息的装置；所述软件系统负责根据结构光传感器的数据来建模，并记录陀螺仪读数和计算移动的距离偏移和轴向转角偏移，尽可能拼接不同结构光传感器位置下的3D建模信息。

【技术特征摘要】
1.一种焊接机器人的对目标物体轮廓定位的装置，其特征在于，包括：结构光传感器，陀螺仪，软件系统；所述结构光传感器是能够向指定方向发射结构光来获取深度信息的传感器；所述陀螺仪是用以获得本发明装置当前轴向和\或加速度等运动相关信息的装置；所述软件系统负责根据结构光传感器的数据来建模，并记录陀螺仪读数和计算移动的距离偏移和轴向转角偏移，尽可能拼接不同结构光传感器位置下的3D建模信息。2.一种焊接机器人的对目标物体轮廓定位的方法，其特征在于，包括：步骤一：将本发明装置固定或摆放或移动到指定的位置（缝隙处或缝隙附近），然后使用结构光传感器收集深度信息，使用陀螺仪收集位置、加速度、轴向角度等信息；步骤二：利用结构光传感器收集到的深度信息来建立模型信息（3D建模），与当前的陀螺仪信息一并存储；步骤三：按事先定义好的模式来移动本发明装置的结构光传感器和陀螺仪部分（自动或手动），进行多次信息采集和3D建模，拼接3D建模信息，在软件系统中框选或点选缝隙和边缘来指导焊接系统工作。3.根据权利要求2所述的“步骤一”，其特征在于，将本发明装置固定或摆放或移动到指定的位置（缝隙处或缝隙附近），然后使用结构光传感器收集深度信息，使用陀螺仪收集位置、加速度、轴向角度等信息，包括：作为一种可选的实施方式，如果有多组本发明装置同时工作时，则按照每组本发明装置的相对位移和相对轴向转角将模型信息转换后融合到同一个3D坐标系中；作为一种可选的实施方式，如果是一组本发明装置在测量的时候可以转向，相对轴向转角和相对位移通过陀螺仪记录，最终在将每个扫描点的3D建模数据拼在一起的时候对不同位置下的3D建模数据按照每个位置的相对偏移和相对轴向角度偏移来进行坐标变换；作为一种可选的实施方式，在收集数据时，可以预先设定一种数据收集模式，例如按照一个正方形的最上方两个顶点做为数据收集位置，朝向正方形中心位置的方向收集数据。4.根据权利要求2所述的“步骤二”，其特征在于，利用结构光传感器收集到的深度信息来建立模型信息（3D建模），与当前的陀螺仪信息一并存储，包括：在某个位置收集完深度信息并完成了3D建模和读取陀螺仪数据之后，本发明装置的陀螺仪和结构光传感器部分可以移动到另一个地方（自动或手动移动）来捕捉深...

【专利技术属性】
技术研发人员：于毅欣，
申请(专利权)人：异起上海智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31