一种基于视觉导航技术的焊接机器人控制系统技术方案

本发明专利技术涉及工业软件技术领域，尤其涉及一种基于视觉导航技术的焊接机器人控制系统。本发明专利技术具体包括基于深度相机的视觉识别模块，焊接类型与质量检测模块与控制器辅助识别模块，通过使用深度相机进行焊接机器人焊接识别，用以进行焊接流程的自动化处理。本发明专利技术所述的基于视觉导航技术的焊接机器人控制系统中，通过使用深度相机进行视觉识别与焊接状态的监测，相比于图片匹配与特征提取的方式，引入了位置信息并增设了点云的处理过程，相比于传统的二维数据采集模式，本发明专利技术通过建立三维产品模型，可以更加直观的观测到产品的加工信息，并通过监测点云数据的位姿变换，更加直观的反应出影响焊接质量的问题，并进行实时的补充修正。正。正。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉导航技术的焊接机器人控制系统


[0001]本专利技术涉及工业软件
，尤其涉及一种基于视觉导航技术的焊接机器人控制系统。

技术介绍

[0002]现阶段，随着工业化与智能化的发展，工业机器人越来越多的应用于工厂产品的生产加工中，焊接机器人在实现企业自动化生产过程时，具有可重复性标准化操作，焊接效率高以及缓解特殊工种下就业压力的优势。但是在实际的操作中，也同样对焊接精度与焊接熟练度的要求较大，不同的环境下，不同的焊接类型以及待焊接产品的预处理精度，都会影响后期的焊接质量，从而影响产品整体的可靠性，在这种情况下，传统的焊接控制方式无法更好的保证多种情境下焊接稳定性。
[0003]公开号为CN107053215B的中国专利，提供了一种机器人控制系统，此专利中通过设计了机器人的整体结构与各结构部分的控制方法，用以保持机器人运行的稳定性，提高机器人运行过程中的效率，但是此专利并未更好的解决焊接机器人焊接过程中存在的问题。公开号为CN111673749B的中国专利，提供了一种视觉焊接机器人的调校方法及视觉焊接机器人，此专利通过建立基于视觉的特征匹配方式，进行焊接机器人焊接流程的监测与控制，但是此专利中使用的视觉特征提取方法为图像匹配方法，在实际的焊接环境中受光照的影响因素过大，从而将造成焊接轨迹识别的不准确，同时也无法识别焊接细缝中的焊接质量问题。
[0004]因此，针对现有的焊接机器人在工作过程中存在的问题，本专利技术提供了一种基于视觉导航技术的焊接机器人控制系统。

技术实现思路

[0005]针对上述存在的问题，本专利技术提供了一种基于视觉导航技术的焊接机器人控制系统，具体包括基于深度相机的视觉识别模块，焊接类型与质量检测模块与控制器辅助识别模块，通过使用深度相机进行焊接机器人焊接识别，用以进行焊接流程的自动化处理。
[0006]优选的，所述的基于深度相机的视觉识别模块，具体包括点云预处理模块，焊接模型构建模块，焊接轨迹跟踪与优化模块。
[0007]优选的，所述的点云预处理模块，通过深度相机采集加工面与加工产品的三维点云数据。
[0008]优选的，对所述的三维点云数据进行封装，并将封装的数据存储于pcd数据包中，在PCL(Point Cloud Library)点云库中调用pcd数据包后，进行点云的滤波与环境亮度平衡处理。
[0009]优选的，所述的焊接模型构建模块，获取点云预处理模块中处理后的数据，进行加工场景的三维点云模型的构建。
[0010]优选的，在所述的三维点云模型中，预先定位出焊接位置与焊接轨迹。
[0011]具体的，所述的焊接轨迹根据预先设定的位姿信息在三维点云模型中预先显示。
[0012]优选的，所述的焊接轨迹跟踪与优化模块中，包括焊接轨迹偏差纠正，焊接连续性位置插补与焊接圆弧位置优化。
[0013]优选的，所述的焊接类型与质量监测模块，具体包括焊缝监测与焊接类型识别，根据识别到的焊接类型进行针对性的焊接方式的调整。
[0014]优选的，所述的焊接方式的调整，根据焊缝类型进行表面缺陷自动调整，根据所述的表面缺陷自动调整进行焊接表面质量的优化。
[0015]优选的，所述的控制器辅助识别模块，通过采集焊接机器人加工过程中，控制器运行数据，对视觉识别模块中采集的加工数据进行辅助纠正。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术所述的基于视觉导航技术的焊接机器人控制系统中，通过使用深度相机进行视觉识别与焊接状态的监测，相比于图片匹配与特征提取的方式，引入了位置信息并增设了点云的处理过程，相比于传统的二维数据采集模式，本专利技术通过建立三维产品模型，可以更加直观的观测到产品的加工信息，并通过监测点云数据的位姿变换，更加直观的反应出影响焊接质量的问题，并进行实时的补充修正。
[0017]（2）在（1）的基础上，本专利技术使用视觉导航技术，在焊机开始时首先进行焊接类型的识别，通过判定焊接类型针对性的进行焊接方式的调整，通过进行焊接方式的调整，进行各类型下基于视觉的焊接问题的插补，从而更好的提高焊接机器人的焊接效率，避免标准化的焊接流程无法适应各类型产品的焊接要求。
[0018]（3）在（1）的基础上，本专利技术建立基于焊接不连续性与焊接圆弧位置的优化操作，通过将基于深度相机与工业机器人控制器的控制数据相互结合，首先计算出实时加工过程中的加工误差，并针对加工误差进行二次插补处理，从而保证加工焊接轨迹的连续性。
附图说明
[0019]图1为一种基于视觉导航技术的焊接机器人控制系统模块图；图2为焊接机器人焊接过程示意图；图3为焊接机器人焊接过程中焊接参数示意图。
具体实施方式
[0020]实施例1：本实施例中所述的一种基于视觉导航技术的焊接机器人控制系统，如图1所示，具体包括基于深度相机的视觉识别模块，焊接类型与质量检测模块与控制器辅助识别模块，通过使用深度相机进行焊接机器人焊接识别，用以进行焊接流程的自动化处理。
[0021]具体的，所述的基于深度相机的视觉识别模块，通过识别并建立焊接机器人待加工面上方待加工工件用以建立待加工工件的三维点云模型，并在三维点云模型的基础上对待加工工件进行焊接流程的自动化控制，即进行焊接流程的自动化处理；所述的焊接流程控制包括但是不限制于直线焊接控制，圆弧焊接控制等。
[0022]所述的基于深度相机的视觉识别模块，具体包括点云预处理模块，焊接模型构建模块，焊接轨迹跟踪与优化模块。
[0023]具体的，所述的基于深度相机的视觉识别模块中，首先进行深度相机的坐标系转换与标定，所述的坐标系转换与标定的具体流程为：进行深度相机位置的标定，建立世界坐标系至相机坐标系的坐标对齐转换计算如下，其中设定N1（x1,y1,z1）为相机坐标系坐标，设定N（x,y,z）为基于焊接机器人的世界坐标系坐标，所述的世界坐标系坐标分别绕x轴y轴旋转θ，与旋转ω角度后得到的相机坐标系如下,所建立的基于坐标对齐转换的旋转矩阵为R。
[0024]所述的世界坐标系至相机坐标系的转换为相机的初始标定，在世界坐标系至相机坐标系的坐标对齐转换后，进行后续的相机坐标系至图像坐标系，以及图像坐标系至像素坐标系的转换，最终完成坐标系转换与深度相机标定的流程。
[0025]其中，通过世界坐标系至相机坐标系的转换为相机的初始标定，在所述的焊接模型构建模块中，无需手动将待焊接产品放置与指定的加工位置上进行手动移动机械臂后焊接，只需要将待焊接产品放置于加工台面上，即可通过视觉导航系统自动识别待加工产品的加工坐标，从而进行机械臂自动位置初始化移动。
[0026]其中所述的建立待加工工件的三维点云模型的具体建立流程为：步骤一、使用深度相机采集待加工面的RGB数据与深度数据并存储为csv格式输出至点云预处理模块中；在所述的点云预处理模块中，将通过深度相机采集加工面与加工产品的csv格式数据转换为三维点云数据。
[0027]步骤二、在点云预处理模块中，对所述的三维点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉导航技术的焊接机器人控制系统，其特征在于，具体包括基于深度相机的视觉识别模块、焊接类型与质量检测模块、控制器辅助识别模块，通过使用深度相机进行焊接机器人焊接识别，用以进行焊接流程的自动化处理。2.根据权利要求1所述的一种基于视觉导航技术的焊接机器人控制系统，其特征在于，所述的基于深度相机的视觉识别模块，具体包括点云预处理模块，焊接模型构建模块，焊接轨迹跟踪与优化模块。3.根据权利要求2所述的一种基于视觉导航技术的焊接机器人控制系统，其特征在于，所述的点云预处理模块，通过深度相机采集加工面与加工产品的三维点云数据。4.根据权利要求3所述的一种基于视觉导航技术的焊接机器人控制系统，其特征在于，对所述的三维点云数据进行封装，并将封装的数据存储于pcd数据包中，在PCL点云库中调用pcd数据包后，进行点云的滤波与环境亮度平衡处理。5.根据权利要求2所述的一种基于视觉导航技术的焊接机器人控制系统，其特征在于，所述的焊接模型构建模块，获取点云预处理模块中处理后的数据，进行加工场景的三...

【专利技术属性】
技术研发人员：王相伟，
申请(专利权)人：山东芯合机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：