一种基于三线激光视觉传感的角焊缝跟踪方法技术

本发明专利技术涉及一种基于三线激光视觉传感的焊缝跟踪方法。所述的基于三线激光视觉传感的焊缝跟踪方法是基于三线激光视觉传感器实现的。所述的三线激光视觉传感器由三套扫描系统以及一套符合三角测距原理的三通道光路组成。所述的基于三线激光视觉传感的焊缝跟踪方法通过竖直扫描激光得出角焊缝立板装配倾角误差，通过水平扫描激光得出角焊缝平板装配倾角误差，水平扫描激光与竖直扫描激光的数据融合实现焊缝跟踪，通过倾斜扫描激光得出角焊缝的类焊缝轨迹，通过对三线视觉的信息融合得出角焊缝立板与平板的装配间隙，从而调节焊枪姿态以及焊接工艺参数，进而提高焊接质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三线激光视觉传感的角焊缝跟踪方法
本专利技术涉及焊缝跟踪领域，是一种基于三线激光视觉传感的角焊缝跟踪方法。
技术介绍
目前长直角焊缝的焊缝跟踪已经基本得到解决，可以通过摆动电弧跟踪、旋转电弧跟踪、磁控电弧跟踪以及传统视觉等跟踪方式实现，但是这些跟踪方式对角焊缝的装配精度要求较高，若角焊缝的立板与平板夹角不是90度则焊枪就不能正对着焊缝会影响焊接质量，若角焊缝的立板与平板间存在装配间隙就会造成偏焊或者烧穿的现象，为了解决现存技术的不足本专利技术提出一种基于三线激光视觉传感的角焊缝跟踪方法，可以大大提高焊接质量。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的不足，更好的推动焊接设备的自动化的进程，针对目前角焊缝自动焊接对装配精度要求高的现状，本专利技术提出了一种基于三线激光视觉传感的角焊缝跟踪方法。本专利技术采用如下技术方案：一种基于三线激光视觉传感的角焊缝跟踪方法，其特征在于：所述的基于三线激光视觉传感的角焊缝跟踪方法是通过三线激光视觉传感器实现的；所述的三线激光视觉传感器由三套激光扫描系统、三个激光发生器、一套符合三角测距原理的三通道光路、数据处理系统以及传感器保护罩组成。所述的三个激光发生器相邻呈45度角安装，为了避免在扫描过程中三线激光视觉传感器的三线相互干扰，设计倾斜扫描激光发生器为发射波长为650nm的激光发生器，水平扫描激光发生器和竖直扫描激光发生器为波长是532nm的激光发生器。所述的一套符合三角测距原理的三通道光路由三套镜头以及三个相邻夹角为45度的线阵CCD组成；所述的三套镜头其中倾斜扫描激光的镜头配有650nm的窄带滤光片，竖直扫描激光和水平扫描激光的镜头配有532nm的窄带滤光片，这样可以有效避免相邻扫描激光的干扰；所述的基于三线激光视觉传感的焊缝跟踪方法通过竖直扫描激光得出角焊缝立板装配倾角误差，通过水平扫描激光得出角焊缝平板装配倾角误差，通过倾斜扫描激光得出角焊缝的类焊缝轨迹，通过对三线视觉的信息融合得出角焊缝立板与平板的装配间隙，通过竖直扫描激光与水平扫描激光的数据融合实现焊缝跟踪；根据角焊缝平板以及立板的倾斜角度实现焊枪姿态的调整；根据立板与平板的装配间隙对焊接工艺参数进行自适应调整；进而提高焊接质量。所述的竖直扫描激光对角焊缝的立板进行快速往返扫描，在扫描过程中线阵CCD进行高频曝光采样，激光扫描系统对各个数据点进行编码，数据处理系统对线阵CCD采样点进行数据处理，得出扫描激光线的两个极限位置到激光点的距离以及两个极限位置扫描激光线的偏转角度，进而得出角焊缝立板装配倾角误差；所述的水平扫描激光对角焊缝的平板进行快速往返扫描，在扫描过程中线阵CCD进行高频曝光采样，激光扫描系统对各个数据点进行编码，数据处理系统对线阵CCD采样点进行数据处理，得出扫描激光线的两个极限位置到激光点的距离以及两个极限位置扫描激光线的偏转角度，进而得出角焊缝平板装配倾角误差；所述的倾斜扫描激光对角焊缝进行快速往返扫描，在扫描过起始点线阵CCD进行曝光扫描终点线阵CCD曝光结束，数据处理系统对线阵CCD采样点进行数据处理，得出激光点到角焊缝的最远距离，从而得出角焊缝的类焊缝轨迹。所述的三线激光扫描为同步扫描即水平扫描激光、竖直扫描激光以及倾斜扫描激光同时开始扫描，同时扫描结束；当扫描开始时三线激光视觉传感控制器控制三线激光同时以相同的转速开始扫描，当三线激光都转动到预先设定的位置时，三线激光以相同的转速返回以保证三线激光数据的同步性。所述的焊缝跟踪通过水平扫描激光与竖直扫描激光的数据融合实现；所述的数据融合是根据竖直激光点到角焊缝立板的最短距离和水平激光点到角焊缝平板的最短距离得出焊缝轨迹的数据点，通过往返扫描的两次焊缝轨迹数据点的对比得出焊缝的左右偏差，进而实现焊缝跟踪。专利技术的有益效果：本专利技术涉及一种基于三线激光视觉传感的角焊缝跟踪方法，通过竖直扫描激光与水平扫描激光的数据融合实现焊缝跟踪；通过竖直扫描激光与水平扫描激光的数据融合得出角焊缝立板与平板的装配倾角误差进而实现焊枪姿态调整；通过倾斜扫描激光得出类焊缝轨迹并且与竖直扫描激光以及水平扫描激光数据融合得出角焊缝立板与平板的装配间隙，进而自适应焊接工艺改善焊接质量。本专利技术所述的一种基于三线激光视觉传感的角焊缝跟踪方法可以有效地提高焊接质量。附图说明图1是一种基于三线激光视觉传感的角焊缝跟踪方法的流程图。图2是三线激光视觉传感的机械图。图中：1-线阵CCD，2-符合三角测距原理的光路，3-三线激光视觉传感控制器，4一激光扫描系统的编码器，5-镜头，6-激光发生器，7-滤光片，8-激光扫描系统的伺服电机，9-激光扫描系统的转镜，10-竖直扫描激光的扫描系统，11-竖直扫描激光的光路，12-倾斜扫描激光的光路，13-倾斜扫描激光的扫描系统，14-水平扫描激光的光路，15-传感器保护罩，16-水平扫描激光的扫描系统。图3是角焊缝的立板与平板装配没有倾斜时的三线激光扫描原理图。图中：1-水平扫描激光，2-角焊缝平板，3-倾斜扫描激光，4-竖直扫描激光，5-装配间隙，6-竖直扫描激光。图4是角焊缝的立板与平板装配有倾斜时的三线激光扫描原理图。图中：1-水平扫描激光，2-角焊缝平板，3-倾斜扫描激光，4-竖直扫描激光，5-装配间隙，6-竖直扫描激光。具体实施方式为了更好地表达整个专利技术的技术方案与有益效果，下面结合附图和实施案例对本专利技术做进一步详细说明。但本专利技术的实施方式不限于此。步骤1：三线激光视觉扫描角校正。在使用前先对三线激光视觉扫描角进行校正，用一个标准的角焊缝即图3所示情况不存在装配倾角误差。首先确定三线扫描激光的起始位置，使水平激光起始位置在平板垂线的一侧即图3中O3B3的位置，使竖直扫描激光的起始位置在立板垂线的一侧即图3中O2B2的位置，使倾斜扫描激光的起始位置在角焊缝的一侧即图3中O1B1的位置。设定三线扫描激光以相同的角度扫描即图3中＜A2O2B2＝＜A1O1B1＝＜A3O3B3，且保证图3中A2O2＝B2O2、A3O3＝B3O3以及倾斜激光的扫描范围要包含角焊缝的变化范围。步骤2：角焊缝的立板与平板的装配倾角误差监测。所述的三线激光视觉传感器安装时图3中1-水平扫描激光与水平面平行，图3中4一竖直扫描激光与水平面垂直，图3中3-倾斜扫描激光与水平面呈45度角。三线激光视觉传感器开始工作时在图2中3-三线激光视觉传感控制器的控制下图3中1-水平扫描激光、4-竖直扫描激光以及3-倾斜扫描激光同时以相同的转速开始扫描；当图2中3-倾斜扫描激光转动完设定的角度时图2中4-激光扫描系统的编码器给图2中3-三线激光视觉传感控制器发送脉冲信号，图2中3-三线激光视觉传感控制器控制图3中1-水平扫描激光、4-竖直扫描激光以及3-倾斜扫描激光同时以相同的转速同时回到初始位置，以保证图3中1-水平扫描激光、4-竖直扫描激光以及3-倾斜扫描激光采集的数据的同步性。以图4中4-竖直扫描激光为例，在竖直扫描激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三线激光视觉传感的角焊缝跟踪方法，其特征在于：所述的基于三线激光视觉传感的角焊缝跟踪方法是通过三线激光视觉传感器实现的；所述的三线激光视觉传感器由三套激光扫描系统、三个激光发生器、一套符合三角测距原理的三通道光路、数据处理系统以及传感器保护罩组成；所述的三个激光发生器其中倾斜扫描激光发生器发射波长为650nm的激光、水平扫描激光发生器发射波长为532nm的激光、竖直扫描激光发生器发射波长为532nm的激光；所述的一套符合三角测距原理的三通道光路由三套镜头以及三个相邻夹角为45度的线阵CCD组成；所述的三套镜头其中倾斜扫描激光的镜头配有650nm的窄带滤光片，竖直扫描激光和水平扫描激光的镜头配有532nm的窄带滤光片；所述的基于三线激光视觉传感的焊缝跟踪方法通过竖直扫描激光得出角焊缝立板装配倾角误差，通过水平扫描激光得出角焊缝平板装配倾角误差，通过倾斜扫描激光得出角焊缝的类焊缝轨迹，通过对三线视觉的信息融合得出角焊缝立板与平板的装配间隙，通过竖直扫描激光与水平扫描激光的数据融合实现焊缝跟踪；根据角焊缝平板以及立板的倾斜角度实现焊枪姿态的调整；根据立板与平板的装配间隙对焊接工艺参数进行自适应调整；进而提高焊接质量。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于三线激光视觉传感的角焊缝跟踪方法，其特征在于：所述的基于三线激光视觉传感的角焊缝跟踪方法是通过三线激光视觉传感器实现的；所述的三线激光视觉传感器由三套激光扫描系统、三个激光发生器、一套符合三角测距原理的三通道光路、数据处理系统以及传感器保护罩组成；所述的三个激光发生器其中倾斜扫描激光发生器发射波长为650nm的激光、水平扫描激光发生器发射波长为532nm的激光、竖直扫描激光发生器发射波长为532nm的激光；所述的一套符合三角测距原理的三通道光路由三套镜头以及三个相邻夹角为45度的线阵CCD组成；所述的三套镜头其中倾斜扫描激光的镜头配有650nm的窄带滤光片，竖直扫描激光和水平扫描激光的镜头配有532nm的窄带滤光片；所述的基于三线激光视觉传感的焊缝跟踪方法通过竖直扫描激光得出角焊缝立板装配倾角误差，通过水平扫描激光得出角焊缝平板装配倾角误差，通过倾斜扫描激光得出角焊缝的类焊缝轨迹，通过对三线视觉的信息融合得出角焊缝立板与平板的装配间隙，通过竖直扫描激光与水平扫描激光的数据融合实现焊缝跟踪；根据角焊缝平板以及立板的倾斜角度实现焊枪姿态的调整；根据立板与平板的装配间隙对焊接工艺参数进行自适应调整；进而提高焊接质量。


2.根据权利要求1所述的一种基于三线激光视觉传感的角焊缝跟踪方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪波，李东晓，贾爱亭，罗华，黄宏亮，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43