一种基于模板识别的多焊接点焊接机器人控制系统及方法技术方案

一种基于模板识别的多焊接点焊接机器人控制系统，包括采集模块、识别模块、控制模块以及焊接机械臂；采集模块用于采集物件的第一图像信息并发送给识别模块；识别模块使用模板图对第一图像信息进行识别，识别得到物体的形状，并根据物体的形状确定物件所需焊接面，基于物件所需焊接面确定所需要再次拍摄的次数以及每一次拍摄所在的方位，并将拍摄次数以及每一次拍摄所在的方位组合形成拍摄指令发送给采集模块。通过两个焊接点策划出两条焊接轨迹并分配至两个焊接机械臂处，焊接机械臂根据焊接点位置以及焊接轨迹分别进行焊接操作。通过两个焊接机械臂代替现有技术中仅适用一个焊接机械臂的情况，大大提高了大型预组装工件的焊接效率。的焊接效率。的焊接效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模板识别的多焊接点焊接机器人控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及机器人控制
，特别是一种基于模板识别的多焊接点焊接机器人控制系统及方法。

技术介绍

[0002]随着现代科学技术的不断进步，尤其是传感器和执行器处理能力的提高、计算机技术的发展以及机械设计和数控加工工具的进步等共同推动了机器人的迅速发展。智能机器人已经被广泛应用于工程、生产制造以及生活等各个领域，它凭借着小型化、智能化以及灵活性高等优点能够在焊接工作中代替人类执行任务。
[0003]但是对于大型的预组装工件中，通常只使用一个焊接机械臂对物件进行焊接，单个机械臂按照预设的轨迹对预组装工件之间的缝隙进行焊接，使得预组装的工件能够有效连接于一起，但是只是用一个焊接机械臂对预组装工件行焊接的速度慢。而且物件的提交较大，焊接时长增加，导致了焊接机械臂安装焊接零部件长时间处于高温环境，影响零部件的使用寿命。

技术实现思路

[0004]针对上述缺陷，本专利技术的目的在于提出一种基于模板识别的多焊接点焊接机器人控制系统及方法，通过两个焊接点策划出两条焊接轨迹并分配至两个焊接机械臂处，大大提高了大型预组装工件的焊接效率。
[0005]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于模板识别的多焊接点焊接机器人控制系统，包括采集模块、识别模块、控制模块以及焊接机械臂；
[0006]所述采集模块用于采集物件的第一图像信息并发送给所述识别模块；
[0007]所述识别模块使用模板图对第一图像信息进行识别，识别得到物体的形状，并根据物体的形状确定物件所需焊接面，基于物件所需焊接面确定所需要再次拍摄的次数以及每一次拍摄所在的方位，并将所述拍摄次数以及每一次拍摄所在的方位组合形成拍摄指令发送给所述采集模块；
[0008]所述采集模块解析所述拍摄指令，得到拍摄次数以及每一次拍摄所在的方位，所述采集模块在所述拍摄所在的方位进行拍摄，获取物件每一个方位的第二图像信息；并将所述第二图像信息发送给所述识别模块；
[0009]所述识别模块根据所述第二图像信息获取物件上所有焊接点的位置，并将所有所述焊接点位置发送给所述控制模块；
[0010]所述控制模块用于根据其中一方位确定第一焊接面以及第一焊接面的焊接起点，根据另一方位确定第二焊接面以及第二焊接面的焊接起点，以第一焊接面的焊接起点到第二焊接面的焊接起点作为一焊接轨迹，以第二焊接面的焊接起点到第一焊接面的焊接起点作为另一焊接轨迹，两条焊接轨迹首尾相连形成闭环，将两条焊接轨迹分别发送给两条焊接机械臂；
[0011]两条所述焊接机械臂分别沿各自的焊接轨迹以预设焊接速度进行焊接。
[0012]优选的，所述采集模块包括第一图像采集模块以及第二图像采集模块；
[0013]当有物件被传输至所述第一图像采集模块的正下方时，所述第一采模块对获取物件的正俯视图，并将所述物件的俯视图作为第一图像信息发送至所述识别模块；
[0014]所述第二图像采集模块设置有多个，当所述第二图像采集模块接收并解析所述拍摄指令后，根据所述拍摄的次数调用相应数量的所述第二图像采集模块，并按照所述拍摄所在的方位至少分配一个所述第二图像采集模块，所述第二图像采集模块采集机得出第二图像信息发送给所述识别模块。
[0015]优选的，所述识别模块包括第一图像识别模块；
[0016]所述第一图像识别模块用于根据所述第一图像信息判断所述第一图像信息中所述物件的俯视图外轮廓所构成的形状，并根据物体俯视图的外轮廓形状所构成的边数确定拍摄的次数，并根据物体俯视图的形状所构成的边的位置确定拍摄所在的方位，若所述物件的俯视图所构成的形状为不规则或则为圆形，则采用4个正向方位的拍摄角度，并将所述拍摄次数以及每一次拍摄所在的方位组合形成拍摄指令发送给所述采集模块。
[0017]优选的，所述识别模块还包第二图像识别模块；
[0018]所述第二图像识别模块包括：训练模块以及匹配模块；
[0019]其中所述训练模块用于以物件的每一个面作为模板训练对象，提取出每一个物件每一个面中的识别特征得到训练后的模板图；
[0020]其中所述训练模块包括：模板制作子模块、识别特征提取子模块以及存储子模块；
[0021]所述模板制作子模块用于制作多个模板图，其中每一个模板图对应一个物件的一个面；
[0022]所述识别特征提取子模块包括梯度量化单元以及提起单元；
[0023]所述梯度量化单元用于对多个模板图进行第一层金字塔方向梯度量化以及第二层金字塔方向梯度量化，分别获得多个模板图所对应的识别特征；
[0024]所述提起提起单元用于以物件的面为表列获取所述识别特征，并进行保存；
[0025]所述存储子模块用于存储不同物件的面表列中的所有识别特征；
[0026]所述匹配模块用于使用所述模板图匹配所述第二图像信息，得到与第二图像信息匹配得分最高的的模板图，并对最高匹配得分的所述模板图的位姿进行修正得到选定模板图，从所述选定模板图中得到所述焊接点；
[0027]其中所述匹配模块包括处理子模块、得分计算子模块以及修正子模块；
[0028]所述处理子模块包括：金字塔线性内存数据容器处理单元、平移单元与相似度响应矩阵图获取单元；
[0029]其中所述金字塔线性内存数据容器处理单元用于对第二图像信息进行梯度提取和量化，创建两层金字塔线性内存数据容器，将第二图像信息线遍历两层金字塔的数据；
[0030]所述平移单元用于对第二图像信息量化梯度进行4*4的范围内按位平移，得到的16张图逐像素做或操作，得到梯度扩散后第二图像信息的扩散梯度矩阵图；
[0031]所述相似度响应矩阵图获取单元用于通过与操作，将第二图像信息的扩散梯度矩阵图转换为前四个方向和后四个方向的梯度矩阵图，通过预设的查找表，找出各个梯度矩阵图角度与查找表中各个角度的最大相似度，其中所述查找表为预先计算好的8个方向的
各种组合的表；
[0032]得到某方向的相似度响应矩阵图，由于所述扩散梯度矩阵图有8个方向，故获取8个相似度响应矩阵图，将所有的相似度响应矩阵图转成16阶或64阶的格式进行线性化存储在连续的所述线性内存数据容器内；
[0033]所述得分计算子模块包括调用单元以及相似度计算单元；
[0034]所述调用单元用于调用所述存储模块中的两层金字塔，并根据8个相似度响应矩阵图，找到两层金字塔的线性内存的访问入口，获取每一个物体的面对应的识别特征；
[0035]相似度计算单元用于对第二图像信息以及识别特征进行匹配，获取第二图像信息与任意一个面的识别特征的匹配得分，判断最高的匹配得分是否大于阈值，若大于，则判所述第二图像信息的内容为物件的一个面，获取最高匹配得分的模板图；
[0036]修正子模块包括物件提取子模块、识别特征关联子模块以及旋转平移子模块；
[0037]所述物件提取子模块用于以亚像素点的方式将物件的边框从所述第二图形信息本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模板识别的多焊接点焊接机器人控制系统，其特征在于，包括采集模块、识别模块、控制模块以及焊接机械臂；所述采集模块用于采集物件的第一图像信息并发送给所述识别模块；所述识别模块使用模板图对第一图像信息进行识别，识别得到物体的形状，并根据物体的形状确定物件所需焊接面，基于物件所需焊接面确定所需要再次拍摄的次数以及每一次拍摄所在的方位，并将所述拍摄次数以及每一次拍摄所在的方位组合形成拍摄指令发送给所述采集模块；所述采集模块解析所述拍摄指令，得到拍摄次数以及每一次拍摄所在的方位，所述采集模块在所述拍摄所在的方位进行拍摄，获取物件每一个方位的第二图像信息；并将所述第二图像信息发送给所述识别模块；所述识别模块根据所述第二图像信息获取物件上所有焊接点的位置，并将所有所述焊接点位置发送给所述控制模块；所述控制模块用于根据其中一方位确定第一焊接面以及第一焊接面的焊接起点，根据另一方位确定第二焊接面以及第二焊接面的焊接起点，以第一焊接面的焊接起点到第二焊接面的焊接起点作为一焊接轨迹，以第二焊接面的焊接起点到第一焊接面的焊接起点作为另一焊接轨迹，两条焊接轨迹首尾相连形成闭环，将两条焊接轨迹分别发送给两条焊接机械臂；两条所述焊接机械臂分别沿各自的焊接轨迹以预设焊接速度进行焊接。2.根据权利要求1所述的一种基于模板识别的多焊接点焊接机器人控制系统，其特征在于，所述采集模块包括第一图像采集模块以及第二图像采集模块；当有物件被传输至所述第一图像采集模块的正下方时，所述第一采模块对获取物件的正俯视图，并将所述物件的俯视图作为第一图像信息发送至所述识别模块；所述第二图像采集模块设置有多个，当所述第二图像采集模块接收并解析所述拍摄指令后，根据所述拍摄的次数调用相应数量的所述第二图像采集模块，并按照所述拍摄所在的方位至少分配一个所述第二图像采集模块，所述第二图像采集模块采集机得出第二图像信息发送给所述识别模块。3.根据权利要求2所述的一种基于模板识别的多焊接点焊接机器人控制系统，其特征在于，所述识别模块包括第一图像识别模块；所述第一图像识别模块用于根据所述第一图像信息判断所述第一图像信息中所述物件的俯视图外轮廓所构成的形状，并根据物体俯视图的外轮廓形状所构成的边数确定拍摄的次数，并根据物体俯视图的形状所构成的边的位置确定拍摄所在的方位，若所述物件的俯视图所构成的形状为不规则或则为圆形，则采用4个正向方位的拍摄角度，并将所述拍摄次数以及每一次拍摄所在的方位组合形成拍摄指令发送给所述采集模块。4.根据权利要求3所述的一种基于模板识别的多焊接点焊接机器人控制系统，其特征在于，所述识别模块还包第二图像识别模块所述第二图像识别模块包括：训练模块以及匹配模块；其中所述训练模块用于以物件的每一个面作为模板训练对象，提取出每一个物件每一个面中的识别特征得到训练后的模板图；其中所述训练模块包括：模板制作子模块、识别特征提取子模块以及存储子模块；
所述模板制作子模块用于制作多个模板图，其中每一个模板图对应一个物件的一个面；所述识别特征提取子模块包括梯度量化单元以及提起单元；所述梯度量化单元用于对多个模板图进行第一层金字塔方向梯度量化以及第二层金字塔方向梯度量化，分别获得多个模板图所对应的识别特征；所述提起提起单元用于以物件的面为表列获取所述识别特征，并进行保存；所述存储子模块用于存储不同物件的面表列中的所有识别特征；所述匹配模块用于使用所述模板图匹配所述第二图像信息，得到与第二图像信息匹配得分最高的的模板图，并对最高匹配得分的所述模板图的位姿进行修正得到选定模板图，从所述选定模板图中得到所述焊接点；其中所述匹配模块包括处理子模块、得分计算子模块以及修正子模块；所述处理子模块包括：金字塔线性内存数据容器处理单元、平移单元与相似度响应矩阵图获取单元；其中所述金字塔线性内存数据容器处理单元用于对第二图像信息进行梯度提取和量化，创建两层金字塔线性内存数据容器，将第二图像信息线遍历两层金字塔的数据；所述平移单元用于对第二图像信息量化梯度进行4*4的范围内按位平移，得到的16张图逐像素做或操作，得到梯度扩散后第二图像信息的扩散梯度矩阵图；所述相似度响应矩阵图获取单元用于通过与操作，将第二图像信息的扩散梯度矩阵图转换为前四个方向和后四个方向的梯度矩阵图，通过预设的查找表，找出各个梯度矩阵图角度与查找表中各个角度的最大相似度，其中所述查找表为预先计算好的8个方向的各种组合的表；得到某方向的相似度响应矩阵图，由于所述扩散梯度矩阵图有8个方向，故获取8个相似度响应矩阵图，将所有的相似度响应矩阵图转成16阶或64阶的格式进行线性化存储在连续的所述线性内存数据容器内；所述得分计算子模块包括调用单元以及相似度计算单元；所述调用单元用于调用所述存储模块中的两层金字塔，并根据8个相似度响应矩阵图，找到两层金字塔的线性内存的访问入口，获取每一个物体的面对应的识别特征；相似度计算单元用于对第二图像信息以及识别特征进行匹配，获取第二图像信息与任意一个面的识别特征的匹配得分，判断最高的匹配得分是否大于阈值，若大于，则判所述第二图像信息的内容为物件的一个面，获取最高匹配得分的模板图；修正子模块包括物件提取子模块、识别特征关联子模块以及旋转平移子模块；所述物件提取子模块用于以亚像素点的方式将物件的边框从所述第二图形信息中进行提取，得到目标边框，并将所述目标边框发送给所述识别特征关联子模块；所述识别特征关联子模块用于按照比例将目标边框上的识别特征以及其余识别特征组...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴凌云，何志雄，陈统书，
申请(专利权)人：广东天太机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：