一种基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统技术方案

本发明专利技术属于焊接机器人控制技术领域，公开了一种基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统，视觉传感模块，用于通过摄像机拍摄焊缝的光学图像，并将光学图像转换为目标视频，传送至图像采集卡进行数字化，形成焊缝数字图像数据；焊缝轨迹模块，接收视觉传感模块形成焊缝数字图像数据，将获得的焊缝数字图像数据发送到焊接机器人，根据焊缝数字图像数据形成焊缝轨迹数据；焊接控制模块，接受焊缝轨迹模块的控制，依据所述焊缝轨迹数据控制焊枪沿着焊缝的位置并进行运动，控制焊接机器人的运动轴的伺服电机。本发明专利技术能够获取足够的焊缝图像，为焊接机器人的控制以及焊缝轨迹的形成提供了完整的、准确的数据。准确的数据。准确的数据。

A seam recognition and tracking system for mobile welding robot based on visual sensor

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统


[0001]本专利技术属于焊接机器人控制
，尤其涉及一种基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统。

技术介绍

[0002]目前，为了实现焊前引导，必须首先通过视觉传感系统识别工件和焊缝，确定焊接的关键点位置，建立关键点的二维或三维坐标，发送给机器人，将机器人的末端执行器运动到焊接起始点，自动完成焊前导引，焊缝识别的准确率与识别精度直接影响焊缝跟踪的精度。
[0003]现有技术一，CN201710592289.4一种直角流水孔焊缝识别跟踪焊接方法，公开了一种直角流水孔焊缝识别跟踪方法，该方法包括以下步骤：超声波传感器检测前方工件距离，发出转弯信号；机器人本体按轨迹规划进行运动；横向滑块运动由轨迹规划和实时跟踪控制叠加实现；旋转电弧传感器进行焊接段焊缝跟踪；激光视觉传感器进行流水孔特征点识别；根据流水孔特征点和记步数，识别流水孔类型，指导焊枪伸缩切换，完成焊缝自动识别跟踪。本焊缝识别跟踪方法由自主移动焊接机器人自动完成，解决了现有焊接机器人无法自动识别跟踪直角流水孔焊缝问题，实现了真正的焊接自动化，提高了焊接效率和焊接质量。
[0004]现有技术二，CN202010922694.X基于TOFD探伤装置的焊缝跟踪系统及其焊缝跟踪方法，提供了一种基于TOFD探伤装置的焊缝跟踪系统及其焊缝跟踪方法。所述焊缝跟踪系统包括：TOFD发射探头、第一接收探头、第二接收探头、扫查架、TOFD探伤模块、焊缝识别模块、模块以及机械调节模块。在一个TOFD发射探头同时对应第一接收探头和第二接收探头，第一接收探头用于接收焊缝缺陷的衍射信号实现对焊缝的TOFD探伤，第二接收探头用于接收焊趾一次衍射二次反射信号实现焊缝中心位置识别及焊缝跟踪。焊缝跟踪系统采用一发双收模式工作，使得系统在焊缝TOFD探伤同时实现焊缝跟踪，这种工作模式简单可靠，有助于提高检测可靠性和检测效率。此外，系统结构简单、成本低、实时性好，且焊缝跟踪精度能够满足TOFD探伤要求。
[0005]现有技术三，CN201921981834.X焊缝跟踪装置用固定结构及焊缝跟踪装置，提供了一种焊缝跟踪装置用固定结构及焊缝跟踪装置，属于钢管生产
，焊缝跟踪装置用固定结构包括支撑组件、第一套筒、连接组件、锁紧组件、固定组件，第一套筒的外壁上设有间隔且呈十字设置的第一通孔和第二通孔；支撑组件滑动连接于第一通孔内；连接组件的一端滑动连接于第二通孔内；连接组件的另一端用于固定连接焊缝跟踪装置；锁紧组件穿设于第一套筒中，用于锁紧支撑组件、第一套筒以及连接组件和第一套筒；固定组件的一端与支撑组件的另一端固定连接，另一端用于与铝质机架固定连接，提供的焊缝跟踪装置用固定结构，可以快速地移动、拆装焊缝跟踪装置，提高了检验工作的效率。
[0006]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术不能够获取足够的焊缝图像，影响了焊接机器人的控制以及焊缝轨迹的形成的精度。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统。
[0008]本专利技术是这样实现的，一种基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统，包括：
[0009]视觉传感模块，用于通过摄像机拍摄焊缝的光学图像，并将光学图像转换为目标视频，传送至图像采集卡进行数字化，形成焊缝数字图像数据；
[0010]焊缝轨迹模块，接收视觉传感模块形成焊缝数字图像数据，将获得的焊缝数字图像数据发送到焊接机器人，根据焊缝数字图像数据形成焊缝轨迹数据；
[0011]焊接控制模块，接受焊缝轨迹模块的控制，依据所述焊缝轨迹数据控制焊枪沿着焊缝的位置并进行运动，控制焊接机器人的运动轴的伺服电机。
[0012]可选的，所述视觉传感模块包括：
[0013]图像转换子模块，用于通过摄像机拍摄焊缝的光学图像，并将所述光学图像转换为目标视频；
[0014]图像数字化子模块，用于将所述目标视频的信号传送至图像采集卡进行数字化；
[0015]图像数据形成子模块，用于形成所述焊缝数字图像数据。
[0016]可选的，所述图像转换子模块包括：
[0017]光学图像处理单元，用于将摄像机拍摄焊缝的光学图像分割获得前景区域和背景区域；对所述背景区域进行视觉深度的迭代变换，并将每次变换得到的图像存储为画面帧，得到多帧光学图像；
[0018]多帧图像处理单元，用于将多帧光学图像转换为灰度图，中值滤波滤掉灰度图中的椒盐噪声后对相邻两帧灰度图像中的像素点进行帧间差分，得到处理后的多帧光学图像；
[0019]视频信号获取单元，用于将处理后的多帧光学图像进行拼接，获得目标视频。
[0020]可选的，所述图像数字化子模块包括：
[0021]目标视频识别单元，用于对图像采集卡接收的目标视频的信号实时进行处理，对采集到的目标视频进行识别；
[0022]噪声信号分离单元，用于采用数字高通滤波器处理，分离出噪声信号；
[0023]数字化转换单元，用于对分离出噪声信号的目标视频信号进行高速采样并完成数字化转换。
[0024]可选的，所述焊缝轨迹模块包括：
[0025]图像数据接收子模块，通过无线接收所述视觉传感模块形成焊缝数字图像数据；
[0026]焊缝控制子模块，用于将获得的所述焊缝数字图像数据发送到焊接机器人；
[0027]焊缝轨迹数据形成子模块，用于根据焊缝数字图像数据形成焊缝轨迹数据。
[0028]可选的，所述图像数据接收子模块包括：
[0029]中继节点单元，用于实现源节点以定功率向所有中继节点广播信号，中继节点从源节点发射的信号中进行能量收集作为其后续的发射功率；中继节点对源节点广播的信号进行解码；
[0030]协作干扰节点选择单元，用于以最大化中继节点和目的节点之间的信道增益为准
则进行中继节点的选择；从剩余的中继节点中，以最大化协作干扰节点和窃听节点之间的信道增益为准则，进行协作干扰节点的选择；
[0031]干扰信号发送单元，用于实现被选出的中继节点将源节点发送的信号重新编码后转发至目的节点，被选出的协作干扰节点将干扰信号发送至窃听节点；
[0032]可选的，所述焊缝控制子模块包括：
[0033]控制程序生成单元，用于获取焊缝数字图像数据，根据所述焊缝数字图像数据调用对应的焊接控制参数并生成焊接控制程序；
[0034]焊接控制单元，与所述控制程序生成单元连接，用于接收所述焊接控制程序；
[0035]焊接运动单元，与所述焊接控制单元连接，所述焊接控制单元根据所述焊接控制程序控制所述焊接运动单元的运动；
[0036]焊接执行单元，所述焊接执行单元设置于所述焊接运动单元上，所述焊接控制单元根据所述焊接控制程序控制所述焊接执行单元进行焊接。
[0037]可选的，所述焊缝轨迹数据形成子模块包括：
[0038]焊缝轨迹数据处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统，其特征在于，包括：视觉传感模块，用于通过摄像机拍摄焊缝的光学图像，并将光学图像转换为目标视频，传送至图像采集卡进行数字化，形成焊缝数字图像数据；焊缝轨迹模块，接收视觉传感模块形成焊缝数字图像数据，将获得的焊缝数字图像数据发送到焊接机器人，根据焊缝数字图像数据形成焊缝轨迹数据；焊接控制模块，接受焊缝轨迹模块的控制，依据所述焊缝轨迹数据控制焊枪沿着焊缝的位置并进行运动，控制焊接机器人的运动轴的伺服电机。2.如权利要求1所述的基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统，其特征在于，所述视觉传感模块包括：图像转换子模块，用于通过摄像机拍摄焊缝的光学图像，并将所述光学图像转换为目标视频；图像数字化子模块，用于将所述目标视频的信号传送至图像采集卡进行数字化；图像数据形成子模块，用于形成所述焊缝数字图像数据。3.如权利要求2所述的基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统，其特征在于，所述图像转换子模块包括：光学图像处理单元，用于将摄像机拍摄焊缝的光学图像分割获得前景区域和背景区域；对所述背景区域进行视觉深度的迭代变换，并将每次变换得到的图像存储为画面帧，得到多帧光学图像；多帧图像处理单元，用于将多帧光学图像转换为灰度图，中值滤波滤掉灰度图中的椒盐噪声后对相邻两帧灰度图像中的像素点进行帧间差分，得到处理后的多帧光学图像；视频信号获取单元，用于将处理后的多帧光学图像进行拼接，获得目标视频。4.如权利要求2所述的基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统，其特征在于，所述图像数字化子模块包括：目标视频识别单元，用于对图像采集卡接收的目标视频的信号实时进行处理，对采集到的目标视频进行识别；噪声信号分离单元，用于采用数字高通滤波器处理，分离出噪声信号；数字化转换单元，用于对分离出噪声信号的目标视频信号进行高速采样并完成数字化转换。5.如权利要求1所述的基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统，其特征在于，所述焊缝轨迹模块包括：图像数据接收子模块，通过无线接收所述视觉传感模块形成焊缝数字图像数据；焊缝控制子模块，用于将获得的所述焊缝数字图像数据发送到焊接机器人；焊缝轨迹数据形成子模块，用于根据焊缝数字图像数据形成焊缝轨迹数据。6.如权利要求5所述的基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统，其特征在于，所述图像数据接收子模块包括：中继节点单元，用于实现源节点以定功率向所有中继节点广播信号，中继节点从源节点发射的信号中进行能量收集作为其后续的发射功率；中继节点对源节点广播的信号进行解码；协作干扰节点选择单元，用于以最大化中继节点和目的节点之间的信道增益为准则进
行中继节点的选择；从剩余的中继节点中，以最大化协作干扰节点和窃听节点之间的信道增益为准则，进行协作干扰节点的选择；干扰信号发送单元，用于实现被选出的中继节点将源节点发送的信号重新编...

【专利技术属性】
技术研发人员：巫飞彪，张少华，
申请(专利权)人：广州东焊智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：