基于激光视觉传感器的摆动焊接焊缝跟踪误差控制方法技术

本发明专利技术提供了一种基于激光视觉传感器的摆动焊接焊缝跟踪误差控制方法，包括以下步骤：获取焊接坡口的激光条纹图像；以前一时刻的激光条纹图像的特征条纹作为基准，在当前时刻的激光条纹图像中搜索，获得特征条纹的位置；获取特征条纹中的特征点在图像坐标系下的二维坐标值，并利用矩阵变换将特征点的二维坐标转换为机器人坐标系下的三维坐标值；对激光视觉传感器的时钟与机器人的时钟进行同步，根据激光条纹图像的采集时间，在机器人汇报坐标的时间戳序列中根据摆动周期运动规律参数寻找最近邻的前后两个汇报坐标并按时间戳进行插值，计算机器人的三维坐标值。消除了基于激光视觉传感器的焊缝跟踪中时钟不同步及机器人摆动带来的汇报坐标误差。人摆动带来的汇报坐标误差。人摆动带来的汇报坐标误差。

【技术实现步骤摘要】
基于激光视觉传感器的摆动焊接焊缝跟踪误差控制方法


[0001]本专利技术涉及智能化焊接
，尤其涉及一种基于激光视觉传感器的摆动焊接焊缝跟踪误差控制方法。

技术介绍

[0002]厚板钢结构对接焊接一般采用多层多道焊接，由于焊接装配精度和工件下料精度误差，以及焊接过程热变形，制约了机器人自动化焊接，需要解决焊接过程焊缝跟踪以确保焊接质量，避免焊偏、咬边、未熔合等缺陷。因此，为了实现智能化机器人焊接，实现精确的实时焊缝跟踪是十分重要的内容。为了确保侧壁熔合和确保高熔覆效率，一般采用摆动焊接。国内外学者对于焊缝跟踪进行了许多探索，传统方式是采用电弧跟踪，这种跟踪方式存在一定制约：(1)厚板坡口焊缝根部一般存在间隙，电流传感会存在干扰，易跟偏；(2)厚板一般多层多道焊时，在填充焊接过程中，被焊接区域没有明显侧壁，其电流传感敏感性不足，也易导致跟偏。
[0003]为了解决上述的一系列问题，通常使用基于激光传感器的视觉技术对于焊接过程中的焊缝进行实时的精确跟踪。激光视觉传感器如图1所示，图1为现有技术中提供的基于激光视觉传感器的摆动焊接焊缝跟踪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光视觉传感器的摆动焊接焊缝跟踪误差控制方法，其特征在于，包括以下步骤：通过激光视觉传感器获取焊接坡口的激光条纹图像；以前一时刻的激光条纹图像中的特征条纹作为基准，在当前时刻的激光条纹图像中沿水平方向和竖直方向进行搜索，获得所述特征条纹在当前时刻的激光条纹图像中的位置；通过图像处理方法获取所述特征条纹中的特征点在图像坐标系下的二维坐标值，并利用矩阵变换将所述特征点的二维坐标转换为机器人坐标系下的三维坐标值；对所述激光视觉传感器的时钟与机器人的时钟进行同步，然后由起弧信号触发开始时钟，根据所述激光条纹图像的采集时间，在机器人汇报坐标的时间戳序列中根据机器人摆动周期运动规律参数寻找最近邻的前后两个汇报坐标并按时间戳进行插值，计算采集所述激光条纹图像时所述机器人的三维坐标值，所述机器人的汇报坐标为该时刻下所述特征点在机器人坐标系下的三维坐标值。2.如权利要求1所述的基于激光视觉传感器的摆动焊接焊缝跟踪误差控制方法，所述激光视觉传感器包括激光发生器、调光镜组及CCD成像平面，其特征在于，通过激光视觉传感器获取焊接坡口的激光条纹图像的步骤具体包括：使所述激光发生器发射激光，所述激光经所述调光镜组调制后形成线形激光，所述线形激光照射到工件焊缝处，在坡口处形成具有特征的线形激光条纹；通过所述CCD成像平面接收所述激光条纹并形成所述焊接坡口的激光条纹图像。3.如权利要求1所述的基于激光视觉传感器的摆动焊接焊缝跟踪误差控制方法，其特征在于，以前一时刻激光条纹图像中的特征条纹作为基准，在当前时刻的激光条纹图像中沿水平方向和竖直方向进行搜索，获得所述特征条纹在当前时刻的激光条纹图像中的位置的步骤具体包括：获取前一时刻的激光条纹图像I0，得到焊缝类型模型参数和初始条纹C0(u)，设定边界容差值ΔH，以C0(u)为中心，从I0中截取的一段包含固定高度的像素的矩阵，得到初始感兴趣区域R0(u)，R0(u)＝C0(u)
±
ΔH；获取当前时刻的激光条纹图像I1，在I1中沿水平方向平移Δu进行搜索，获得搜索条纹C
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(u+Δu，0)，得到动态线型感兴趣区域R
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(u+Δu，0)；计算R
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(u+Δu，0)与R0(u)的结构相似性系数，在水平搜索过程中，使结构相似性系数最大的平移距离Δu即为水平方向的搜索结果；在I1中沿竖直方向平移Δv进行搜索，获得搜索条纹C
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(u+Δu，Δv)，得到动态线型感兴趣区域R
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(u+Δu，Δv)；计算R<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈善本，侯震，张华军，徐凤靖，许燕玲，陈华斌，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：