一种基于双目视觉的天线焊接设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于双目视觉的天线焊接设备，包括多关节机械臂、过渡板、双目视觉组件、焊接组件、激光发生器和控制器等。本实用新型专利技术通过所述控制器控制所述双目视觉组件准确获取产品的实际三维姿态、控制所述机械臂根据实际三维姿态调整焊接组件姿态、控制所述焊接组件和所述激光发生器实现天线焊接，保证焊接时激光和待焊产品的相对位置精确稳定，进而保证产品焊接的良好质量和一致性；同时通过机械臂的空间灵活定位，实现大跨度天线组件的大幅面高效焊接，提高了设备的自动智能化程度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双目视觉的天线焊接设备
本技术涉及激光加工技术，尤其是涉及一种基于双目视觉的天线焊接设备。
技术介绍
目前在焊接包括功分端子在内的天线组件时，由于组件跨度较大，通信线缆较硬，很难用治具进行精确限位，导致产品位置在三维空间坐标系中存在明显差异。若焊接时产品的位置偏差过大，则产品的良品率和一致性会受到较大影响，因此必须在焊接前对位置进行修正。若采用直线运动机台，则系统结构复杂、操作不便，且成本高。平面视觉系统无法准确定位出空间姿态。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种基于双目视觉的天线焊接设备，解决现有技术中大跨度天线焊接组件无法准确定位焊接的技术问题。本技术的技术方案提供一种基于双目视觉的天线焊接设备，包括多关节机械臂，所述机械臂末端设有过渡板，所述过渡板上设有双目视觉组件和焊接组件；所述双目数据组件包括图像采集单元A、图像采集单元B和结构光发射器，其中所述图像采集单元A和图像采集单元B呈V字形安装，且其轴线与所述结构光发射器的轴线共XOZ平面。所述焊接组件包括送锡器和激光聚焦头，所述送锡器在焊接过程中为焊点不断补充锡丝，所述激光聚焦头将激光整形后照射在焊点表面使锡受热熔化。所述机械臂一侧还设有激光发生器和控制器。所述激光聚焦头通过光纤与所述激光发生器相连，所述激光发生器、结构光发射器、图像采集单元A、图像采集单元B、机械臂与所述控制器电连接。优选的，设备进行焊接生产前的准备工作包括双目视觉组件标定和焊接标准姿态设定。双目视觉组件标定包括图像采集单元标定、双目结构光标定、手眼标定。其中图像采集单元标定通过张正友标定法标定，用于获取图像采集单元的内参和外参；双目结构光标定包括双目视觉标定和结构光标定，双目视觉标定用于建立两个图像采集单元的联合坐标系，使两个图像采集单元工作在同一世界坐标系中，结构光标定用于标定结构光坐标与物体深度的对应关系；手眼标定用于建立双目视觉组件和焊接组件的空间坐标对应关系。所有标定工作在直角坐标系中完成。焊接标准姿态定义为在没有视觉干预情况下可实现良好焊接的姿态，并在此基础上定义可用于确定产品空间姿态的产品表面特征。设备执行完标定后可进行焊接标准姿态设定，用作立体定位时的参考基准。优选的，执行标定后，设备进行天线焊接的流程为：第一步：在控制器的统一控制下，机械臂带动双目视觉组件对待定位物体进行扫描，实现三维重建；第二步：根据产品表面特征对重建的物体进行空间姿态定位，获得物体在直角绝对坐标系中的三维空间坐标，并与焊接标准姿态比较，得到直角坐标系下的三维矫正坐标；第三步：根据标定数据将三维矫正坐标从直角坐标系转换成机械臂的极坐标系，获取极坐标系矫正坐标；第四步：控制器将机械臂定位到极坐标系矫正坐标，并控制激光发生器和焊接组件分别发射激光、推送锡丝实现单点焊接；第五步：控制器带动机械臂开始下一点加工，依次执行步骤一至四，直至完成整个天线的焊接。优选的，焊接标准姿态可通过导入三维设计图纸的方式来实现。优选的，控制器中安装有集成控制软件，集成双目视觉标定和定位控制、激光控制、送锡器控制和机械臂控制于一体。与现有技术相比，本技术通过所述控制器控制所述双目视觉组件准确获取产品的实际三维姿态、控制机械臂根据实际三维姿态调整焊接组件姿态、控制焊接组件和激光发生器实现天线焊接，保证焊接时激光和待焊产品的相对位置精确稳定，进而保证产品高焊接质量和一致性；同时通过机械臂的空间灵活定位，实现大跨度天线组件的大幅面高效焊接，提高了设备的自动智能化程度。附图说明图1为本技术的天线焊接设备的整体结构示意图。图2为本技术的天线焊接设备的局部结构示意图。图3为本技术的生产过程流程图。其中，附图标记为：1、多关节机械臂；2、激光发生器；3、控制器；4、过渡板；5、焊接组件；51、激光聚焦头；52、送锡器；6、双目视觉组件；61、图像采集单元A；62、结构光发射器；63、图像采集单元B。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。请参阅图1、图2，本技术的技术方案提供一种基于双目视觉的天线焊接设备，包括多关节机械臂1，所述多关节机械臂1末端设有过渡板4，所述过渡板4上设有双目视觉组件6和焊接组件5；所述双目视觉组件6包括图像采集单元A61、图像采集单元B63和结构光发射器62，其中所述图像采集单元A61和图像采集单元B63呈V字形安装，且其轴线与所述结构光发射器62的轴线共XOZ平面。所述焊接组件5包括送锡器52和激光聚焦头51，所述送锡器52在焊接过程中为焊点不断补充锡丝，所述激光聚焦头51将激光整形后照射在焊点表面使锡受热熔化。所述多关节机械臂1一侧还设有激光发生器2和控制器3。所述激光聚焦头51通过光纤与所述激光发生器2相连，所述激光发生器2、结构光发射器62、图像采集单元A61、图像采集单元B63、多关节机械臂1与所述控制器3电连接。设备进行焊接生产前的准备工作包括双目视觉组件标定和焊接标准姿态设定。双目视觉组件标定包括图像采集单元标定、双目结构光标定、手眼标定。其中图像采集单元标定通过张正友标定法标定，用于获取图像采集单元的内参和外参；双目结构光标定包括双目视觉标定和结构光标定，双目视觉标定用于建立两个图像采集单元的联合坐标系，使两个图像采集单元工作在同一世界坐标系中，结构光标定用于标定结构光坐标与物体深度的对应关系；手眼标定用于建立双目视觉组件和焊接组件的空间坐标对应关系。所有标定工作在直角坐标系中完成。焊接标准姿态定义为在没有视觉干预情况下可实现良好焊接的姿态，并在此基础上定义可用于确定产品空间姿态的产品表面特征。设备执行完标定后可进行焊接标准姿态设定，用作立体定位时的参考基准。本实施例中，焊接标准姿态通过导入三维设计图纸的方式来完成。安装在控制器3中的集成控制软件控制双目视觉组件6完成双目视觉组件标定和焊接标准姿态设定后，用户根据所需焊接天线的工艺编辑生产工艺文件，包括预设焊接点坐标、焊接参数等。随后即可进行天线焊接生产，请参阅图3，其流程为：第一步：在控制器3的统一控制下，从生产工艺文件中读取预设焊接点坐标，然后控制多关节机械臂1带动双目视觉组件6对待定位物体进行扫描，双目视觉组件6获取扫描图像并由控制器3实现三维重建；第二步：根据产品表面特征对重建的物体进行空间姿态定位，获得物体在直角绝对坐标系中的三维空间坐标，并与焊接标准姿态比较，得到直角坐标系下的三维矫正坐标；第三步：根据标定数据将三维矫正坐标从直角坐标系转换成机械臂的极坐标系，获取极坐标系矫正坐标；第四步：控制器3将多关节机械臂1定位到极坐标系矫正坐标，并控制激光发生器和焊接组件分别发射激光、推送锡丝实现单点焊接；第五步：控制器带动机械臂开始下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双目视觉的天线焊接设备，其特征在于：包括多关节机械臂，所述机械臂末端设有过渡板，所述过渡板上设有双目视觉组件和焊接组件；所述双目视觉组件包括图像采集单元A、图像采集单元B和结构光发射器，其中所述图像采集单元A和图像采集单元B呈V字形安装，且其轴线与所述结构光发射器的轴线共XOZ平面；所述焊接组件包括送锡器和激光聚焦头，所述送锡器在焊接过程中为焊点不断补充锡丝，所述激光聚焦头将激光整形后照射在焊点表面使锡受热熔化；所述机械臂一侧还设有激光发生器和控制器；所述激光聚焦头通过光纤与所述激光发生器相连，所述激光发生器、结构光发射器、图像采集单元A、图像采集单元B、机械臂与所述控制器电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于双目视觉的天线焊接设备，其特征在于：包括多关节机械臂，所述机械臂末端设有过渡板，所述过渡板上设有双目视觉组件和焊接组件；所述双目视觉组件包括图像采集单元A、图像采集单元B和结构光发射器，其中所述图像采集单元A和图像采集单元B呈V字形安装，且其轴线与所述结构光发射器的轴线共XOZ平面；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐琦，王浩，蔡仁树，叶凯，
申请(专利权)人：武汉比天科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42