一种凸焊机多点定位方法及定位组件技术

本发明专利技术提供一种凸焊机多点定位方法及定位组件，方法包括：实时采集板件表面图像信息、螺母移动组件上的夹持件在组件坐标系下的初始三维坐标；定位得到二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合；转换为组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息；确定整个板件全部螺母焊接点凸焊上螺母的路径，按照该路径控制凸焊机螺母移动组件完成所有焊接点的螺母凸焊。本发明专利技术通过螺母焊接孔定位信息集合确定过程可以提高螺母焊接孔中心点的定位信息的准确度，并逐步转化为螺母移动组件所在的组件三维坐标系中的螺母焊接孔的三维坐标信息，进而再通过遗传神经算法优化多个螺母焊接孔焊接完成的最优路径，减少了生产成本并缩短了凸焊机焊接的生产周期。了凸焊机焊接的生产周期。了凸焊机焊接的生产周期。

【技术实现步骤摘要】
一种凸焊机多点定位方法及定位组件


[0001]本专利技术属于凸焊机定位
，具体涉及一种凸焊机多点定位方法及定位组件。

技术介绍

[0002]螺纹连接是零部件装配连接的主要方式，广泛应用于汽车、航空、家电等行业。在汽车制造中，为提高车身装配质量、减少车身松动零件数目、提高生产效率，往往将螺母、螺钉、螺柱等紧固件焊接到白车身上。然而，随着车身轻量化的发展，车身结构用钢从全钢车身转向全铝车身和钢铝车身。依据钢铝白车身的概念，在保护驾驶员和乘客生存空间的结构件上采用超高强度的热成形钢，其它零部件则采用铝合金、镁合金等轻材料。因此，为实现螺母与车身板材的牢固连接，可以采用螺母凸焊的方式将螺母与车身板材焊接。现有技术中普遍采用的焊接于汽车板件上的螺母为如申请号为201220659422.6的中国专利公开的四角螺母或如申请号为202010571650.7的中国专利公开的具有三个凸焊脚的凸焊螺母，采用如申请号为201020126670.3的中国专利公开的具有上电极、下电极和定位销的凸焊机定位组件或称为焊接组件，首先将凸焊螺母通过定位销定位至表面铺设板件的下电极上，然后采用气缸给上电极向下的压力，将定位于下电极上的凸焊螺母向下压，采用直流焊接电流或脉冲焊接电流，在凸焊螺母与板件之间形成接触电阻，凸焊电流密集在凸点接触区域，进而通过凸点和板材之间在电极压力的作用而紧密接触的情形下，焊接电流通过凸点接触区域，接触电阻产生大量的电阻热而使凸焊螺母的多个凸焊脚的凸点在接触中心形成熔核，最终使凸焊螺母焊接于板件上；现有技术中，申请号为201821704227.4的中国专利公开了一种凸焊机用柔性平台，其公开的技术方案中包括有XY向平移滑台，以及沿Z轴上下浮动的台面结构，以及固定在浮动台面上的工件夹具，工件即具有多个可以凸焊上螺母的板件，通过X向导向驱动机构和Y向导向驱动机构的动作，使工件的某一焊接位正对准于凸焊机的上电极和下电极，然后启动凸焊机，上电极将工件下压，工件即压迫浮动台面克服弹簧力下移，使过渡电极的触头部与凸焊机下电极相接触，从而上电极经工件、过渡电极至下电极导通完成焊接，焊接完后，上电极上抬，过渡电极的触头部离开下电极，通过X向导向驱动机构和Y向导向驱动机构的动作，就可将工件上的另一焊接处对准上、下电极，重复上述焊接步骤即能完成工件上的多处焊接；由此可见该专利将滑台、浮动台面以及过渡电极相组合构成了一套自动化工件夹持以及送进的装置，实现了工件的在三维空间内的夹持固定以及自动进给，特别是当工件上有多个焊接处时，能够自动的移动工件。
[0003]但是其需要将具有较大体积和不同三维空间构型的工件即板件通过其具有的XY向平移华泰以及Z轴浮动台面进行三维空间内的移动，增加了移动时导致较大体积和空间构型的工件与其他部件的磕碰的几率，进而易损坏工件，且在三维空间内移动工件耗费的电机做功能量较高，进而增加了生产成本，且该专利中并未对如何减少工件上多个焊接处全部焊接完成时行走的路径距离，可能会造成多个焊接处随意行走，造成整个路径较长，导
致了整个工件焊接时间较长，进而生产周期较长，生产效率较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述缺陷，提供一种凸焊机多点定位方法及定位组件。本专利技术通过将夹持凸焊螺母的夹持件与螺母焊接组件中的Z轴移动组件进行连接，进而通过采集到的板件表面图像信息，转化为二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合，通过转化过程中的螺母焊接孔的轮廓圆周点的剔除可以提高螺母焊接孔中心点的定位信息的准确度，进而再进行空间映射，转化二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合，再通过已经提高了二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合中的具有较高准确度的螺母焊接孔中心点的二维坐标，通过三维空间转化，逐步转化为螺母移动组件所在的组件三维坐标系中的螺母焊接孔的三维坐标信息，进而再通过遗传神经算法优化螺母移动组件上夹持件所在的组件坐标系下的初始三维坐标与多个螺母焊接孔焊接完成的最优路径，通过中央控制计算模块向螺母焊接组件中的X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴伺服电机发出指令，分别驱动X轴移动组件、Y轴移动组件和Z轴移动组件带动夹持件依次到达各个螺母焊接孔进行焊接，减少了焊接完全部螺母所需要行走的路径，减少了生产成本并缩短了凸焊机焊接的生产周期。
[0005]本专利技术提供如下技术方案：一种凸焊机多点定位方法，所述方法用于包括有上电极、下电极和用于定位螺母凸焊位置的定位轴的凸焊机中的螺母移动组件在焊接板件上的多个螺母焊接孔的定位，所述方法包括以下步骤：S1：实时采集板件表面图像信息、所述螺母移动组件上的夹持件在组件坐标系下的初始三维坐标；S2：根据所述S1步骤实时采集得到的板件表面图像信息，定位得到二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合；S3：根据所述S2步骤定位得到的螺母焊接孔定位信息集合，转换为组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息；S4：根据所述组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息，确定所述螺母移动组件上与相邻的多个螺母焊接点之间的最短距离，进而确定整个板件全部螺母焊接点凸焊上螺母的路径，按照该路径控制所述凸焊机螺母移动组件完成板件上的所有焊接点的螺母凸焊。
[0006]进一步地，所述S2步骤中定位得到二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合包括以下步骤：S21：在所述S1步骤中实时采集凸焊机板件表面图像信息过程中，采用摄像机采集所述板件上的第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标，根据采集到第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标，计算以第i个螺母焊接孔中心点为圆心，半径为r的第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场：。
[0007]其中，为第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场，i=1, 2 ,
…
,N，j=1, 2,
ꢀ…
, M，为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点于图像坐标系下二维坐标，为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点于图像坐标系下二维
横坐标，为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点于图像坐标系下二维横纵坐标；为第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标，为第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下二维横坐标，为第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下二维纵坐标；为第i个螺母焊接孔中心点的像素强度；S22：根据所述S21步骤计算得到的第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场进行双边滤波降噪，构建第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值计算模型：。
[0008]其中，为周围点与中心点欧式距离权重系数，为周围点与中心点像素灰度权重系数；S23：根据所述S22步骤得到的第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值，构建第i个螺母焊接孔图像径向强度梯度场值计算模型，计算第i个螺母焊接孔的图像径向强度梯度场值，所述第i个螺母焊接孔图像径向强度梯度值计算模型如下：。
[0009]其中，为所述第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值相对于两个变量和的图像径向强度梯度场值，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种凸焊机多点定位方法，所述凸焊机多点定位方法方法用于包括有上电极、下电极和用于定位螺母凸焊位置的定位轴的凸焊机中的螺母移动组件在焊接板件上的多个螺母焊接孔的定位，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：实时采集板件表面图像信息、所述螺母移动组件上的夹持件在组件坐标系下的初始三维坐标；S2：根据所述S1步骤实时采集得到的板件表面图像信息，定位得到二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合；S3：根据所述S2步骤定位得到的螺母焊接孔定位信息集合，转换为组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息；S4：根据所述组件坐标系下的定位板件表面上的多个螺母焊接点坐标信息，确定所述螺母移动组件上与相邻的多个螺母焊接点之间的最短距离，进而确定整个板件全部螺母焊接点凸焊上螺母的路径，按照该路径控制所述凸焊机螺母移动组件完成板件上的所有焊接点的螺母凸焊。2.根据权利要求1所述的一种凸焊机多点定位方法，其特征在于，所述S2步骤中定位得到二维平面内的螺母焊接孔定位信息集合包括以下步骤：S21：在所述S1步骤中实时采集凸焊机板件表面图像信息过程中，采用摄像机采集所述板件上的第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标 ，根据采集到第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标，计算以第i个螺母焊接孔中心点为圆心，半径为r的第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场：，其中，为第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场，i=1, 2 ,
…
, N，j=1, 2,
ꢀ…
, M，为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点于图像坐标系下二维坐标，为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点于图像坐标系下二维横坐标，为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点于图像坐标系下二维纵坐标；为第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下的二维坐标，为第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下二维横坐标，为第i个螺母焊接孔中心点于图像坐标系下二维纵坐标；为第i个螺母焊接孔中心点的像素强度；S22：根据所述S21步骤计算得到的第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场进行双边滤波降噪，构建第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值计算模型：，其中，为周围点与中心点欧式距离权重系数，为周围点与中心点像素灰度权重系数；S23：根据所述S22步骤得到的第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值，构建第i个螺母焊接孔图像径向强度梯度场值计算模型，计算第i个螺母焊接孔的图像径向强度梯度场值，所述第i个螺母焊接孔图像径向强度梯度值计算
模型如下：，其中，为所述第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值相对于两个变量和的图像径向强度梯度场值，为所述第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值沿所述图像坐标系下x轴方向的单位向量，为所述第i个螺母焊接孔的图像强度梯度场双边滤波降噪后的图像强度梯度值沿所述图像坐标系下y轴方向的单位向量；S24：判断所述S23步骤计算得到的所述第i个螺母焊接孔图像径向强度梯度场值是否大于真实边缘圆周点阈值，若大于，则保留第j个圆周点作为第i个螺母焊接孔的轮廓边缘点，否则重复所述步骤S21
‑
S23；S25：对所述S24步骤确定得到的以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的K个圆周点作为轮廓边缘点形成的第i个螺母焊接孔的轮廓进行空间映射，进而得到以半径r和K个圆周点的图像坐标系下的坐标为参数的螺母焊接孔定位信息集合，其中，K≤M。3.根据权利要求2所述的一种凸焊机多点定位方法，其特征在于，所述S21步骤中的第i个螺母焊接孔中心点的像素强度 的计算公式如下：，其中，f为所述摄像机的焦距，λ为所述摄像机发出的红外线波长，P为摄像机发出红外线的功率，μ为摄像机发射红外线的频率。4.根据权利要求2所述的一种凸焊机多点定位方法，其特征在于，所述S22步骤中周围点与中心点欧式距离权重系数的计算公式为：，其中，为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点与第i个螺母焊接孔中心点之间的距离标准差；所述S22步骤中周围点与中心点像素灰度权重系数的计算公式为：，其中，为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点与第i个螺母焊接孔中心点之间的灰度标准差；为以第i个螺母焊接孔中心点为圆心、r为半径的第j个圆周点的图像灰度值，为第i个螺母焊接孔中心点的灰度值。5.根据权利要求2所述的一种凸焊机多点定位方法，其特征在于，所述S25步骤中，对所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵立，邵杰，管晔，
申请(专利权)人：无锡市振华汽车部件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：