一种基于双目视觉的自动焊烟捕集装置及捕集方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于双目视觉的自动焊烟捕集装置及捕集方法，包括双目视觉装置、吸烟管、机械手臂和计算机，双目视觉装置用于图像采集并传输给计算机，计算机控制机械手臂将吸烟管移动至目标位置；采用了过滤片对环境光和噪声进行了抑制，并通过程序运算，提高了视觉系统的信噪比；通过自动尺寸选择，使用单片机与滑台自动控制右相机的位置，增强了焊烟捕集装置对不同工位、不同环境、不同距离的适应能力；使用超声波距离测量和陀螺仪姿态测量，提高了视觉系统的准确性和稳定性。

An automatic welding fume catching device and method based on binocular vision

【技术实现步骤摘要】
一种基于双目视觉的自动焊烟捕集装置及捕集方法
本专利技术涉及双目视觉领域，特别涉及一种基于双目视觉的自动焊烟捕集装置及捕集方法。
技术介绍
双目视觉空间定位技术是基于计算机视觉发展起来的一项重要的非接触式三维测量技术，即由不同位置的两台相机拍摄同一场景，通过计算空间点在两幅图像中的视差，获得该点的三维坐标位置。双目视觉空间定位技术具有测量速度快、实时性好、结构简单、系统稳定等优点，在生产生活中已经有了广泛的应用。现有的双目设备中在测量过程中无法自动改变基距，但是在深度方向的定位和计算精度都与基线距离成反比，所以，固定基距的双目测距无法适应复杂多变的现场。城市环保产业是当今世界的朝阳产业，20世纪90年代以来，世界各国越来越重视环境问题，大力推广清洁生产技术，环保产品和服务的市场规模越来越大，智能清洁或环保机器人获得了前所未有的关注和支持。在机械加工车间电焊作业会产生很大的烟雾，已经严重影响到了员工的身体健康和周围的环境。但是，目前，应用在焊接车间的清洁焊烟的机器人非常少，而且智能化水平低、工作效率不高，不能取得很好的清洁和环保作用。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的缺陷，本专利技术的主要目的在于克服现有技术的不足之处，公开了一种基于双目视觉的自动焊烟捕集装置，包括双目视觉装置、吸烟管、机械手臂和计算机，所述双目视觉装置用于图像采集并传输给所述计算机，所述计算机控制所述机械手臂将所述吸烟管移动至目标位置；所述双目视觉装置包括立杆、壳体、滤光片、左相机和右相机，所述壳体内设置用于安装所述左相机和所述右相机的安装腔，所述滤光片设置在所述安装腔的开口处，所述右相机固定设置在所述安装腔内，所述左相机水平滑动的设置在所述安装腔内。进一步地，所述左相机通过滑台滑动设置在所述安装腔内。进一步地，所述左相机和所述右相机为Cognex工业相机，型号为In-SightDigitalCCD800-5715-1。进一步地，还包括超声波测距传感器和挡板，所述壳体侧壁上开设与所述安装腔连通的第一滑槽，所述超声波测距传感器设置在所述第一滑槽的一端，所述挡板延伸设置连接杆，所述连接杆穿过所述第一滑槽与所述左相机连接，并且所述挡板与所述超声波测距传感器齐平且相对设置。进一步地，还包括陀螺仪，所述陀螺仪设置在所述左相机上。6.一种基于双目视觉的自动焊烟捕集方法，包括以下步骤：S1：对左右两个相机进行标定，建立相机模型的坐标系，求得相机模型中图像坐标系与世界坐标系的转换关系；S2：通过左右相机进行图像采集，并且对采集的图像进行处理；S3：对左相机拍摄的图像进行焊点检测；S4：对左、右图像进行立体匹配，获得视差矩阵，并利用视差原理获取深度图，计算出三维空间坐标；S5：计算机根据坐标控制机械手臂移动，通过吸烟管对焊烟进行收集。进一步地，步骤S1中，通过超声波测距传感器采集左右相机的距离关系，表现为3×1的平移向量；通过陀螺仪采集左相机相对于初始安装位置在x、y、z方向的角度变量，表现为3×3旋转矩阵；并计算出调整后的旋转矩阵和调整后的平移向量：RN＝RM·ROTN＝TO+TM其中，RN为调整后的3×3的旋转矩阵，RM为测量的3×3的旋转矩阵，RO为标定的3×3的旋转矩阵，TN为调整后的3×1的平移向量，TM为测量的3×1的平移向量，TO为标定的3×1的平移向量。进一步地，步骤S2中，利用过滤片，增加信噪比，使得相机本身的暗电流噪声相对亮点的灰度值很小；然后，对左右图像进行单阈值化处理，滤除噪声，增强亮点；最后，通过灰度值检测，提取图像中所有最亮的像素，作为亮点区域，并计算区域中心作为亮点的像素坐标。进一步地，阈值为250，进而提取并增强灰度值大于250的像素位置。进一步地，步骤S4中，计算机通过计算出的亮点面积大小作为尺度因子，通过滑台对左右相机的基距进行调整；距离相机越近的点，亮点数量越多，它在左右相机中的视差越大，调小左右相机之间的基距；距离相机越远的点，它在左右相机中的视差越小，调大左右相机之间的基距。本专利技术取得的有益效果：本专利技术利用双目视觉坐标定位的方式，与吸烟管配合，有效的对焊烟进行收集；通过过滤片的设置，实现了对相机的保护，并且可以通过减弱环境中高亮度噪声对于焊接中焊点处亮光的影响，并且可在一定程度上保护镜头，更加有利于计算机对图像的处理。采用了过滤片对环境光和噪声进行了抑制，并通过程序运算，提高了视觉系统的信噪比；通过自动尺寸选择，使用单片机与滑台自动控制右相机的位置，增强了焊烟捕集装置对不同工位、不同环境、不同距离的适应能力；使用超声波距离测量和陀螺仪姿态测量，提高了视觉系统的准确性和稳定性。附图说明图1为本专利技术的一种基于双目视觉的自动焊烟捕集装置的结构示意图；图2为双目视觉装置的机构示意图；图3为壳体内部机构示意图；图4为单片机连接电路原理图；附图标记如下：1、双目视觉装置，2、吸烟管，3、机械手臂，4、计算机，11、立杆，12、壳体，13、滤光片，14、左相机，15、右相机，16、滑台，17、超声波测距传感器，18、挡板，19、连接杆，20、陀螺仪，121、安装腔，122、第一滑槽，123、开口,124、凹槽，125、第二滑槽。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种基于双目视觉的自动焊烟捕集装置，如图1所示，包括双目视觉装置1、吸烟管2、机械手臂3和计算机4，双目视觉装置1用于图像采集并传输给计算机4，计算机4控制机械手臂3将吸烟管2移动至目标位置；对目标位置进行吸烟。其中，吸烟管2可以是负压收集装置。如图2-3所示，双目视觉装置包括立杆11、壳体12、滤光片13、左相机14和右相机15，壳体12内设置用于安装左相机14和右相机15的安装腔121，滤光片13设置在安装腔121的开口处，右相机15固定设置在安装腔121内，左相机14水平滑动的设置在安装腔121内。因此，通过壳体12与滤光片13相互配合，使得安装腔121相当于一个密封空间，能够有效防止环境中的焊烟进入安装腔121内，以污染左相机14和右相机15，造成相机的损坏。另外，左相机14可移动设置，进而调节左相机14与右相机15之间的距离，在观测近距离物体的时候距离更大，坐标计算结果更准确，观测远距离物体时距离更小，坐标计算结果更准确。其中，左相机14和右相机15均可以使用Cognex工业相机，型号为In-SightDigitalCCD800-5715-1。在一实施例中，如图1-4所示，还包括滑台16，滑台16设置在安装腔121内，左相机14安装在滑台16上，通过单片机控制滑台16水平往复移动。其中，滑台16使用品牌为THK，型号为CSKR33单片机可以使用STM32F103C8T6。...

【技术保护点】
1.一种基于双目视觉的自动焊烟捕集装置，其特征在于，包括双目视觉装置、吸烟管、机械手臂和计算机，所述双目视觉装置用于图像采集并传输给所述计算机，所述计算机控制所述机械手臂将所述吸烟管移动至目标位置；/n所述双目视觉装置包括立杆、壳体、滤光片、左相机和右相机，所述壳体内设置用于安装所述左相机和所述右相机的安装腔，所述滤光片设置在所述安装腔的开口处，所述右相机固定设置在所述安装腔内，所述左相机水平滑动的设置在所述安装腔内。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于双目视觉的自动焊烟捕集装置，其特征在于，包括双目视觉装置、吸烟管、机械手臂和计算机，所述双目视觉装置用于图像采集并传输给所述计算机，所述计算机控制所述机械手臂将所述吸烟管移动至目标位置；
所述双目视觉装置包括立杆、壳体、滤光片、左相机和右相机，所述壳体内设置用于安装所述左相机和所述右相机的安装腔，所述滤光片设置在所述安装腔的开口处，所述右相机固定设置在所述安装腔内，所述左相机水平滑动的设置在所述安装腔内。


2.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的自动焊烟捕集装置，其特征在于，所述左相机通过滑台滑动设置在所述安装腔内。


3.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的自动焊烟捕集装置，其特征在于，所述左相机和所述右相机为Cognex工业相机，型号为In-SightDigitalCCD800-5715-1。


4.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的自动焊烟捕集装置，其特征在于，还包括超声波测距传感器和挡板，所述壳体侧壁上开设与所述安装腔连通的第一滑槽，所述超声波测距传感器设置在所述第一滑槽的一端，所述挡板延伸设置连接杆，所述连接杆穿过所述第一滑槽与所述左相机连接，并且所述挡板与所述超声波测距传感器齐平且相对设置。


5.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的自动焊烟捕集装置，其特征在于，还包括陀螺仪，所述陀螺仪设置在所述左相机上。


6.一种基于双目视觉的自动焊烟捕集方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对左右两个相机进行标定，建立相机模型的坐标系，求得相机模型中图像坐标系与世界坐标系的转换关系；
S2：通过左右相机进行图像采集，并且对采集的图像进行处理；
S3：对左相机拍摄的图像进行焊点...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭光智，代作晓，戴元丰，王晓，王晓辉，
申请(专利权)人：太仓光电技术研究所，苏州航韧光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32