一种适用于平板对接焊缝的焊缝识别装置及识别方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于平板对接焊缝的焊缝识别装置及识别方法，焊缝识别装置包括滑动装置和调节装置，滑动装置的端头设有驱动装置，后侧面设置有固定装置，顶部设置有水平调节器和工控机。调节装置的端头设置有固定装置，固定装置用来固定用于识别的工业相机和激光笔。识别方法针对当前FCM聚类算法分割易陷入局部最优的局限，通过结合黏菌群智能算法寻找聚类中心优化FCM聚类算法，明显改善了图像质量，图像边缘区域的细节和轮廓清晰。本发明专利技术可适用于不同焊缝长度的平板，适应性强；现场安装迅速，识别时装置运行的稳定性好，识别方法识别速度快，可靠性和鲁棒性好，精度高，大大提高了施工现场的焊缝识别效率。提高了施工现场的焊缝识别效率。提高了施工现场的焊缝识别效率。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于平板对接焊缝的焊缝识别装置及识别方法


[0001]本专利技术涉及焊缝识别
，尤其涉及一种适用于平板对接焊缝的焊缝识别装置及识别方法。

技术介绍

[0002]随着现代制造业的迅速发展和建筑工业化的推动，人们对焊缝焊接过程中的生产效率和质量控制的要求越来越高。传统的焊接方式使得焊接质量对工人的技术熟练程度依赖性较大，同时施工质量较差。焊接机器人的引入实现了焊接技术的智能化、焊接过程的自动化，提高了焊接效率，改善了工作环境，基于视觉传感的机器人自动化焊接工艺成为了行业的未来发展趋势。
[0003]影响自动化焊接工艺质量的最重要因素就是对焊缝的跟踪识别，跟踪识别能力越强，焊接的自动化水平也就越高。但焊缝跟踪识别技术在实际操作过程中往往存在识别偏差较大，无法自主抓取焊缝位置等缺点。用于焊缝位置识别的传感器主要有接触传感器、电弧传感器、电磁传感器、超声波传感器以及视觉传感器。其中，视觉传感器具有信息量丰富、灵敏度和测量精度高以及与工件无接触等优点，目前国内外较多采用线性激光作为辅助光源的视觉传感方式。
[0004]同时，在自动焊接时，受到工件的加工与装配误差，以及因热变形所引起的焊缝尺寸变化的影响，配套的焊缝识别装置也需要能够适应多种焊板尺寸，根据施工需要实时调节，并及时反馈各种焊缝参数。
[0005]因此施工现场急需一种安装快捷，安装后装置稳定性好，识别精度和效率高，能够适应不同平板焊缝尺寸及多种工况的焊缝识别装置及识别方法。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：实现施工现场平板焊缝的快速高效识别，并要求装置具有较好的稳定性和较少的安装准备时间。为此提出了一种适用于平板对接焊缝的焊缝识别装置及识别方法，用来实现平板对接焊缝几何参数的识别。
[0007]技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种适用于平板对接焊缝的焊缝识别装置，其特征在于：所述焊缝识别装置包括滑动装置，所述滑动装置上通过一个滑动块连接调节装置，滑动装置的端头设有用于驱动所述滑动块的驱动装置，所述滑动装置的侧面设置有用于与待识别工件连接的固定装置，所述滑动装置的顶部设置有水平调节器和工控机，所述调节装置的端头设置有夹持装置，所述夹持装置将工业相机和激光笔夹持。
[0009]所述滑动装置包括转动辊、滑动块、滑动槽、安装槽，所述转动辊穿过滑动块中间的圆孔并通过二者接触面的螺纹相互咬合；所述滑动块的上下表面还分别设置有固定在滑动槽上下部的凹槽内的T型钢片，所述滑动槽的上表面还设置有固定工控机的安装槽，以及水平调节器。
[0010]所述驱动装置包括主动轮、从动轮、转动轴、固定轴，所述主动轮安装在转动轴上并与转动轴固定连接，所述从动轮可转动地安装在所述固定轴上，所述从动轮与所述转动辊固定连接，从动轮与主动轮相互啮合，主动轮在所述转动轴的带动下带动从动轮转动，并进一步带动转动辊转动；转动轴与固定轴的另一端都与滑动槽的端面连接固定。
[0011]所述调节装置包括固定臂、垂直调节臂、水平调节臂、连接头一、连接头二、顶紧螺栓，所述固定臂为一垂直固定于滑动块外侧面的T型钢臂，所述垂直调节臂、水平调节臂均为侧面设有刻度的工字型臂，所述连接头一和连接头二均为侧面开口的空心矩形套筒，固定臂和垂直调节臂的端头分别固定连接头一和连接头二，所述垂直调节臂和水平调节臂分别从连接头一和连接头二的套筒中穿过并可沿套筒方向移动，连接头一和连接头二的侧面还设置有顶紧螺栓。
[0012]所述夹持装置包括L型支架，固定螺栓，夹持器，转动铰。所述L型支架为一钢制支架，侧面固定在水平调节臂端头，其上部下表面设置有固定螺栓，其下部设置有转动铰与夹持器连接。
[0013]所述固定装置有两个，分别设置于滑动装置两侧，每个所述固定装置包括夹头、旋转臂、连接器、铰链、夹紧螺栓、固定器，夹头由两片钢制夹片组成，两夹片之间由铰链连接，并通过夹紧螺栓夹紧，夹头的侧面还设置有固定器，旋转臂为两根钢臂，通过铰链与夹头和固定于滑动装置侧面的连接器连接，旋转臂可绕铰链转动。
[0014]步骤一，安装焊缝识别装置，将滑动装置通过固定装置与待识别的垂直的钢板连接，并利用水平调节器调平后；再将滑动装置卡入固定器内；然后分别调节垂直调节臂和水平调节臂，使得摄像头和激光笔位于焊缝中心位置并固定；检查焊缝识别装置，包括装置是否与钢板固定，激光器、工业相机、工控机和计算机的连接情况和工作状况；
[0015]步骤二，获取目标图像：激光器发出线激光，照射于焊材焊缝处，利用驱动装置带动滑动装置内的转动辊转动，进一步带动滑动块沿焊缝方向左右移动，通过设置工业相机拍摄参数，在焊缝随机标记10处位置，实现对这10处位置的自动抓拍；
[0016]步骤三，分析处理图像，工业相机拍摄的图像自动储存在工控机中，由计算机通过无线通信远程操控工控机对焊缝图片进行图像处理，计算出这10处位置的几何尺寸，判断焊缝尺寸是否均匀，取平均值作为此焊缝几何尺寸输出。
[0017]所述焊缝识别装置，使用时，将利用水平调节器调平后的滑动装置通过固定装置与垂直的钢板连接，将滑动装置卡入固定器内。分别调节垂直调节臂和水平调节臂，使得工业相机和激光笔位于焊缝中心位置并固定。利用驱动装置带动滑动装置内的转动辊转动，进一步带动滑动块沿焊缝方向左右移动，从而实现工业相机对焊缝的拍摄取图。
[0018]所述的适用于平板对接焊缝的焊缝识别方法包括以下步骤：
[0019]步骤一，安装焊缝识别装置，将滑动装置通过固定装置与待识别的垂直的钢板连接，并利用水平调节器调平后；再将滑动装置卡入固定器内；然后分别调节垂直调节臂和水平调节臂，使得摄像头和激光笔位于焊缝中心位置并固定；检查焊缝识别装置，包括装置是否与钢板固定，激光器、工业相机、工控机和计算机的连接情况和工作状况；
[0020]步骤二，获取目标图像：激光器发出线激光，照射于焊材焊缝处，利用驱动装置带动滑动装置内的转动辊转动，进一步带动滑动块沿焊缝方向左右移动，通过设置工业相机拍摄参数，在焊缝随机标记10处位置，实现对这10处位置的自动抓拍；
[0021]步骤三，分析处理图像，工业相机拍摄的图像自动储存在工控机中，由计算机通过无线通信远程操控工控机对焊缝图片进行图像处理，计算出这10处位置的几何尺寸，判断焊缝尺寸是否均匀，取平均值作为此焊缝几何尺寸输出。
[0022]所述的图像处理主要包括均值滤波处理、灰度化处理、图像分割、灰度重心法激光条纹中心提取、最小二乘法拟合直线，计算几何尺寸。
[0023]所述的图像分割算法包括以下步骤：
[0024]S1，对输入图像使用3
×
3算子进行中值滤波处理，过滤噪声后计算灰度直方图，获取图像灰度值的范围I
min
和I
max
。；
[0025]S2，初始化参数，将I
min
和I
max
设置为搜索上界UB、下界LB，黏菌种群规模为N，最大迭代次数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于平板对接焊缝的焊缝识别装置，其特征在于：所述焊缝识别装置包括滑动装置(2)，所述滑动装置(2)上通过一个滑动块(2
‑
2)连接调节装置(3)，滑动装置(2)的端头设有用于驱动所述滑动块(2
‑
2)的驱动装置(1)，所述滑动装置(2)的侧面设置有用于与待识别工件连接的固定装置(5)，所述滑动装置(2)的顶部设置有水平调节器(9)和工控机(8)，所述调节装置(3)的端头设置有夹持装置(4)，所述夹持装置(4)将工业相机(6)和激光笔(7)夹持。2.根据权利要求1所述的一种适用于平板对接焊缝的焊缝识别装置，其特征在于：所述滑动装置(2)包括转动辊(2
‑
1)、滑动块(2
‑
2)、滑动槽(2
‑
3)、安装槽(2
‑
4)，所述转动辊(2
‑
1)穿过滑动块(2
‑
2)中间的圆孔并通过二者接触面的螺纹相互咬合；所述滑动块(2
‑
2)的上下表面还分别设置有固定在滑动槽(2
‑
3)上下部的凹槽内的T型钢片，所述滑动槽(2
‑
3)的上表面还设置有固定工控机的安装槽(2
‑
4)，以及水平调节器(9)。3.根据权利要求2所述的一种适用于平板对接焊缝的焊缝识别装置，其特征在于：所述驱动装置(1)包括主动轮(1
‑
1)、从动轮(1
‑
2)、转动轴(1
‑
3)、固定轴(1
‑
4)，所述主动轮(1
‑
1)安装在转动轴(1
‑
3)上并与转动轴(1
‑
3)固定连接，所述从动轮(1
‑
2)可转动地安装在所述固定轴(1
‑
4)上，所述从动轮(1
‑
2)与所述转动辊(2
‑
1)固定连接，从动轮(1
‑
2)与主动轮(1
‑
1)相互啮合，主动轮(1
‑
1)在所述转动轴(1
‑
3)的带动下带动从动轮(1
‑
2)转动，并进一步带动转动辊(2
‑
1)转动；转动轴(1
‑
3)与固定轴(1
‑
4)的另一端都与滑动槽(2
‑
3)的端面连接固定。4.根据权利要求1所述的一种适用于平板对接焊缝的焊缝识别装置，其特征在于：所述调节装置(3)包括固定臂(3
‑
1)、垂直调节臂(3
‑
2)、水平调节臂(3
‑
3)、连接头一(3
‑
4)、连接头二(3
‑
5)、顶紧螺栓(3
‑
6)，所述固定臂(3
‑
1)为一垂直固定于滑动块(2
‑
2)外侧面的T型钢臂，所述垂直调节臂(3
‑
2)、水平调节臂(3
‑
3)均为侧面设有刻度的工字型臂，所述连接头一(3
‑
4)和连接头二(3
‑
5)均为侧面开口的空心矩形套筒，固定臂(3
‑
1)和垂直调节臂(3
‑
2)的端头分别固定连接头一(3
‑
4)和连接头二(3
‑
5)，所述垂直调节臂(3
‑
2)和水平调节臂(3
‑
3)分别从连接头一(3
‑
4)和连接头二(3
‑
5)的套筒中穿过并可沿套筒方向移动，连接头一(3
‑
4)和连接头二(3
‑
5)的侧面还设置有顶紧螺栓(3
‑
6)。5.根据权利要求1所述的一种适用于平板对接焊缝的焊缝识别装置，其特征在于：所述夹持装置(4)包括L型支架(4
‑
1)、固定螺栓(4
‑
2)、夹持器(4
‑
3)、转动铰(4
‑
4)，所述L型支架(4
‑
1)为一钢制支架，侧面固定在水平调节臂(3
‑
3)端头，其上部下表面设置有固定螺栓(4
‑
2)，其下部设置有转动铰(4
‑
4)与夹持器连接(4
‑
3)。6.根据权利要求1所述的一种适用于平板对接焊缝的焊缝识别装置，其特征在于：所述固定装置(5)有两个，分别设置于滑动装置(2)两侧，每个所述固定装置(5)包括夹头(5
‑
1)、旋转臂(5
‑
2)、连接器(5
‑
3)、铰链(5
‑
4)、夹紧螺栓(5
‑
5)、固定器(5
‑
6)，夹头(5
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳慧，郑子健，邱福祥，焦海涵，蒋朗坤，罗琴丽，周军红，董凯，陈小飞，李照众，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：