一种焊点追踪方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术申请公开了一种焊点追踪方法、装置及存储介质，属于工业机器视觉中的焊点跟踪技术领域。本申请实施例所述焊点追踪方法通过使用3D目标识别系统初始定位目标，计算出初始焊接路径；引导线扫激光沿初始焊接路径扫描焊缝，计算更新得到实际焊缝位置；然后示教机器人引导激光焊接系统沿着所述实际焊缝位置移动；根据激光引导系统检测的所述实际焊缝位置控制移动焊枪进行焊接。使用本申请实施例所述焊点追踪方法能动态的获取当前目标的焊接位置与姿态；准确的引导机器人扫描焊缝获取焊缝3D信息，实现焊缝的精准焊接，且能处理较复杂的不规则变化的图形曲线焊缝操作。

【技术实现步骤摘要】
一种焊点追踪方法、装置及存储介质
本专利技术涉及工业机器视觉中的焊点跟踪
，尤其涉及一种焊点追踪方法、装置及存储介质。
技术介绍
基于激光引导的焊缝跟踪技术在目前的工业焊接中已大量应用，该系统主要采用一套由相机与激光器组成的三维线扫成像系统，该系统扫描固定的焊缝位置(焊缝可在激光扫射范围内变动)以获取焊缝的三维形状，通过预设的焊缝识别模式来精确定位当前的实际焊缝位置。传统的激光焊缝跟踪系统在进行焊缝工作时，一般分为两个步骤：第一步是示教机器人引导激光系统沿着焊缝移动，第二步根据激光引导系统检测的焊缝位置移动焊枪进行焊接。该现有激光焊缝跟踪系统存在以下方面的不足：(1)预先示教的焊缝位置变化不能太大，否则会导致焊缝检测失败。(2)焊缝的形状不能过于复杂，当前的激光焊缝跟踪系统基本上只能处理直线(或弧度变化很小的曲线)、圆形等简单变化的焊缝，而对一些不规则变化的图形曲线则无法实现焊缝操作。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种焊点追踪方法、装置及存储介质，能动态的获取当前目标的焊接位置与姿态；准确的引导机器人扫描焊缝获取焊缝3D信息，实现焊缝的精准焊接，且能处理较复杂的不规则变化的图形曲线焊缝操作。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术的第一方面提供一种焊点追踪方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：使用3D目标识别系统初始定位目标，计算出初始焊接路径；引导线扫激光沿初始焊接路径扫描焊缝，计算更新得到实际焊缝位置；示教机器人引导激光焊接系统沿着所述实际焊缝位置移动；根据激光引导系统检测的所述实际焊缝位置控制移动焊枪进行焊接。在一些实施例中，所述使用3D目标识别系统初始定位目标，计算出初始焊接路径包括：使用3D目标识别系统定位目标的位置姿态；基于模型的初始焊点位置和姿态，使用图形界面编辑生成焊接路径以及每个焊点位置的焊接姿态；使用焊缝类型自动匹配系统来自动匹配每一小段焊缝的焊缝类型。在一些实施例中，所述使用3D目标识别系统定位目标的位置姿态包括：获取目标位置在世界坐标系中的坐标Xw；目标位置的模型坐标Xm；以及目标姿态旋转矩阵[Rw2m,Tw2m]；其中，Xw＝Rw2mXm+Tw2m。在一些实施例中，所述使用焊缝类型自动匹配系统来自动匹配每一小段焊缝的焊缝类型包括：定义焊缝类型库WeldS＝{s1,s2,…,sN}，其中si为定义的4进制序列焊缝类型，N为类型库大小，N为正整数；在模型上沿焊接方向的切线方向取连续的点{p1,p2,…,pM}，其中pi为取的三维点在模型上的三维坐标，M为取得的点数目；设模型的Z方向垂直向上，定义局部焊点坐标系：将三维坐标序列{p1,p2,…,pM}投影到局部焊点坐标系的XZ平面上；将二维点序列分段拟合直线{L1,L2,…,Lk}，其中直线Li由序号从ni到ni+1-1的连续二维点拟合而成，计算得到分段直线的房线{g1,g2,…,gk}，其中表示使用拟合直线的首尾点计算的直向方向，从而计算得到焊缝类型的4进制表示序列；S＝{φ(g1),φ(g2),…,φ(gk)}其中，为将变化方向x转换为4进制值；从焊缝类型库WeldS匹配当前的焊缝类型序列S，如果失败可进行手工干预选择。在一些实施例中，所述基于模型的初始焊点位置和姿态，使用图形界面编辑生成焊接路径以及每个焊点位置的焊接姿态包括：预先定义在模型坐标系下的初始焊接点位置[x1,x2,…,xN]及姿态旋转矩阵[R1,R2,…,RN]，其中N为初始焊点路径点个数；在当前的识别位置为[Rw2m,Tw2m]时，焊点路径点的位置为姿态旋转矩阵为其中i＝1,2,3,…,N。在一些实施例中，所述引导线扫激光沿初焊接始路径扫描焊缝，计算更新得到实际焊缝位置包括：激光平面坐标系的建立；引导机器人使用工具坐标系ToolL按照计算的当前目标的初始扫描路径进行线扫激光成像，获取焊缝三维信息，计算更新得到实际焊缝位置。在一些实施例中，激光平面坐标系的建立包括：使用传统的张正友标定法标定出相机坐标系Xc与机器人法兰坐标系XF之间的关系；通过相机图像检测激光面与标定板平面角点像素位置结合标定板平面方程计算得到激光面与标定板平面的交点三维位置建议激光平面坐标系，并计算出激光平面坐标系与相机坐标系之间的旋转关系、激光平面与法兰之间的关系。本专利技术的第二方面还提供一种焊点追踪装置，包括3D目标识别系统、路径扫描焊缝系统、引导焊接系统以及激光引导系统；所述3D目标识别系统；用于初始定位目标，计算出初始焊接路径；所述路径扫描焊缝系统；用于引导线扫激光沿初路焊接始径扫描焊缝，计算更新得到实际焊缝位置；引导焊接系统，用于根据示教机器人的引导沿着所述实际焊缝位置移动；激光引导系统，用于检测所述实际焊缝位置控制移动焊枪进行焊接；进一步地，所述3D目标识别系统包括目标位置定位单元、焊接路径生成单元以及焊缝类型匹配系统；所述目标位置定位单元，用于定位目标的位置姿态；所述焊接路径生成单元，用于基于模型的初始焊点位置和姿态，使用图形界面编辑生成焊接路径以及每个焊点位置的焊接姿态；所述焊缝类型匹配系统，用于自动匹配每一小段焊缝的焊缝类型。在一实施例中，所述路径扫描焊缝系统包括激光平面坐标系的建立单元以及实际焊缝位置获取单元；所述激光平面坐标系建立单元，用于建立激光平面坐标系；所述实际焊缝位置获取单元，用于引导机器人使用工具坐标系ToolL按照前述计算的当前目标的初始扫描路径进行线扫激光成像，获取焊缝三维信息，计算更新得到实际焊缝位置。本申请还提供一种计算机可读存储介质，包括处理器、计算机可读存储介质以及在所述计算机可读存储介质上存储的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述方法中的步骤。本专利技术实施例提供的所述一种焊点追踪方法、装置及存储介质，通过使用3D目标识别系统初始定位目标，计算出初始焊接路径；引导线扫激光沿初始焊接路径扫描焊缝，计算更新得到实际焊缝位置；然后示教机器人引导激光焊接系统沿着所述实际焊缝位置移动；根据激光引导系统检测的所述实际焊缝位置控制移动焊枪进行焊接。使用本申请实施例所述焊点追踪方法能动态的获取当前目标的焊接位置与姿态；准确的引导机器人扫描焊缝获取焊缝3D信息，实现焊缝的精准焊接，且能处理较复杂的不规则变化的图形曲线焊缝操作。附图说明图1为本专利技术实施例的一种焊点追踪方法一实施例的方法流程图；图2为本专利技术实施例的使用3D目标识别系统初始定位目标计算出初始焊接路径的方法流程图；图3为本专利技术实施例的一种焊点追踪方法的焊接类型的方向定义示意图；图4为本专利技术实施例的一种焊点追踪方法一实施例的焊接类型示意图；图5为本专利技术实施例的引导线扫激光沿初本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊点追踪方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n使用3D目标识别系统初始定位目标，计算出初始焊接路径；/n引导线扫激光沿初始焊接路径扫描焊缝，计算更新得到实际焊缝位置；/n示教机器人引导激光焊接系统沿着所述实际焊缝位置移动；/n根据激光引导系统检测的所述实际焊缝位置控制移动焊枪进行焊接。/n

【技术特征摘要】
1.一种焊点追踪方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
使用3D目标识别系统初始定位目标，计算出初始焊接路径；
引导线扫激光沿初始焊接路径扫描焊缝，计算更新得到实际焊缝位置；
示教机器人引导激光焊接系统沿着所述实际焊缝位置移动；
根据激光引导系统检测的所述实际焊缝位置控制移动焊枪进行焊接。


2.根据权利要求1所述的焊点追踪方法，其特征在于，所述使用3D目标识别系统初始定位目标，计算出初始焊接路径包括：
使用3D目标识别系统定位目标的位置姿态；
基于模型的初始焊点位置和姿态，使用图形界面编辑生成焊接路径以及每个焊点位置的焊接姿态；
使用焊缝类型自动匹配系统来自动匹配每一小段焊缝的焊缝类型。


3.根据权利要求2所述的焊点追踪方法，其特征在于，所述使用3D目标识别系统定位目标的位置姿态包括：获取目标位置在世界坐标系中的坐标Xw；目标位置的模型坐标Xm；以及目标姿态旋转矩阵[Rw2m,Tw2m]；
其中，Xw＝Rw2mXm+Tw2m。


4.根据权利要求2所述的焊点追踪方法，其特征在于，所述使用焊缝类型自动匹配系统来自动匹配每一小段焊缝的焊缝类型包括：
定义焊缝类型库WeldS＝{s1,s2,…,sN}，其中si为定义的4进制序列焊缝类型，N为类型库大小，N为正整数；
在模型上沿焊接方向的切线方向取连续的点{p1,p2,…,pM}，其中pi为取的三维点在模型上的三维坐标，M为取得的点数目；
设模型的Z方向垂直向上，定义局部焊点坐标系：
将三维坐标序列{p1,p2,…,pM}投影到局部焊点坐标系的XZ平面上；
将二维点序列分段拟合直线{L1,L2,…,Lk}，其中直线Li由序号从ni到ni+1-1的连续二维点拟合而成，计算得到分段直线的房线{g1,g2,…,gk}，其中表示使用拟合直线的首尾点计算的直向方向，从而计算得到焊缝类型的4进制表示序列；
S＝{φ(g1),φ(g2),…,φ(gk)}
其中，为将变化方向x转换为4进制值；
从焊缝类型库WeldS匹配当前的焊缝类型序列S，如果失败可进行手工干预选择。


5.根据权利要求2-4任一项所述的焊点追踪方法，其特征在于，所述基于模型的初始焊点位置和姿态，使用图形界面编辑生成焊接路径以及每个焊点位置的焊接姿态包括：
预先定义在模型坐标系下的初始焊接点位置[x1,x2,…,xN]及姿态旋转矩阵[R1,R2,…,RN]，其中N为...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓亮，李楚翘，陈先开，冯良炳，
申请(专利权)人：深圳辰视智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44