一种基于3D视觉技术的焊接系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于3D视觉技术的焊接系统及方法，包括控制模块、电源模块、传输模块、3D视觉模块和执行模块，所述执行系统包括驱动模块和焊接模块，所述焊接模块通过驱动模块进行驱动，对焊缝进行焊接，所述控制模块通讯连接操作模块、显示模块、驱动模块、焊接模块和传输模块，传输模块通信连接3D视觉模块。本发明专利技术在焊机时通过3D相机扫描所述焊接口，并计算焊接口的位置及姿态，自动跟踪焊接口的位置及姿态变化，从而引导机器手臂到指定位置进行焊接，因而该焊接方法能够提高产品的焊接质量与焊接效率，同时能够对焊接后的工件进行检测，确定焊缝是否完全焊接，自动化程度高，焊接精度高，效率高。效率高。效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D视觉技术的焊接系统及方法


[0001]本专利技术涉及焊机系统
，具体是一种基于3D视觉技术的焊接系统及方法。

技术介绍

[0002]焊接，也称作熔接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。
[0003]现代焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。除了在工厂中使用外，焊接还可以在多种环境下进行，如野外、水下和太空。无论在何处，焊接都可能给操作者带来危险，所以在进行焊接时必须采取适当的防护措施。焊接给人体可能造成的伤害包括烧伤、触电、视力损害、吸入有毒气体、紫外线照射过度等。然而目前，对于视觉识别及焊接技术的发展还不够完善，现有的焊接机都是按照预先设定的轨迹来对准焊接部位进行焊接，不能够自动跟踪焊接部位位置及姿态变化，会出现焊接质量差及焊接效率低的问题，造成焊接出来的零部件无法使用。
[0004]因此，本领域技术人员提供了一种基于3D视觉技术的焊接系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于3D视觉技术的焊接系统及方法，包括控制模块、电源模块、传输模块、3D视觉模块和执行模块，所述执行系统包括驱动模块和焊接模块，所述焊接模块通过驱动模块进行驱动，对焊缝进行焊接，所述控制模块通讯连接操作模块、显示模块、驱动模块、焊接模块和传输模块，传输模块通信连接3D视觉模块，3D视觉模块获取待焊接工件的焊缝数据，并传递给传输模块，传输模块将数据信息传输给控制模块进行分析处理，控制模块发送启动信号给中央处理器，中央处理器通过3D视觉模块引导驱动模块和焊接模块进行焊接。
[0006]优选的：所述3D视觉模块为两组，一组设置在驱动模块上，随焊接模块同步移动，获取工件坐标数据，另一组固定安装在焊接工作台的上方，获取工作台上工件的坐标数据。
[0007]优选的：优选的：所述3D视觉模块包括3D相机和数据处理模块，3D相机获取的图像信息，通过数据处理模块处理后，通过传输模块传输给控制模块进行分析处理，控制模块发出相应控制命令。
[0008]优选的：所述操作模块包括键盘和开关模块，用于录入程序、设置设备以及启动/关闭设备。
[0009]优选的：所述驱动模块包括变位器和机械手臂，机械手臂与变位器连接，变位器控制机械手臂的方向变换，进行多方位调节。
[0010]一种基于3D视觉技术的焊接系统的焊接方法，包括以下步骤：步骤一、启动焊接系统，标定3D相机的坐标和机械手臂的坐标和焊枪的坐标之间的关系；
步骤二、对焊接件进行焊接目标定位；步骤三、机器手臂以目标的起始位置作为扫描起始位置，并带动焊枪上的3D相机扫描所述焊接口，计算焊接口的轨迹，得到表述焊接口位置的坐标矩阵；步骤四、机器手臂根据焊接口的轨迹，引导焊接模块进行焊接。
[0011]步骤五、3D相机获取整个焊接过程的数据，并发送给控制模块，控制模块分析数据，判断是否完成焊接，若完成全部焊接，进入待机状态；如未完成，控制模块发出指令，重复上述步骤三和步骤四的过程，直到完成全部焊接。
[0012]优选的：步骤一中，机器手臂、焊接模块和3D相机坐标系的空间转换关系标定方法如下，a.引导机器手臂带动焊枪枪头多次指到一个固定的空间点，改变每一次指点的机器手臂末端的姿态，不改变末端的位置，得到焊接装备坐标系相对于机器手臂基座的空间转换关系；b.将标定板固定安装在机器手臂末端，焊枪上的3D相机多次拍摄机器手臂不同位姿下的标定板，记录机器手臂每次拍摄时的位置和姿态，得到机器手臂和焊枪上3D相机之间的空间转换关系。
[0013]优选的：步骤二中，机器手臂带动焊枪移动到工件的焊接口，并使焊枪的焊接点与所述焊接口端点重合，将焊接口端点和焊接点重合的位置作为所述机器手臂的目标起始位置。
[0014]本专利技术的技术效果和优点：本专利技术在焊机时通过3D相机扫描所述焊接口，并计算焊接口的位置及姿态，自动跟踪焊接口的位置及姿态变化，从而引导机器手臂到指定位置进行焊接，因而该焊接方法能够提高产品的焊接质量与焊接效率，同时能够对焊接后的工件进行检测，确定焊缝是否完全焊接，自动化程度高，焊接精度高，效率高。
附图说明
[0015]图1是本申请实施例提供的基于3D视觉技术的焊接系统的流程框图；图2本申请实施例提供的基于3D视觉技术的焊接系统的流程图。
实施方式
[0016]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本专利技术限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本专利技术的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本专利技术从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
实施例
[0017]请参阅图1，在本实施例中提供为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于3D视觉技术的焊接系统,包括控制模块、电源模块、传输模块、3D视觉模块和执行模块，所述执行系统包括驱动模块和焊接模块，所述焊接模块通过驱动模块进行驱动，对焊缝进行焊接，所述
控制模块通讯连接操作模块、显示模块、驱动模块、焊接模块和传输模块，传输模块通信连接3D视觉模块，3D视觉模块获取待焊接工件的焊缝数据，并传递给传输模块，传输模块将数据信息传输给控制模块进行分析处理，控制模块发送启动信号给中央处理器，中央处理器通过3D视觉模块引导驱动模块和焊接模块进行焊接。
[0018]所述3D视觉模块为两组，一组设置在驱动模块上，随焊接模块同步移动，获取工件坐标数据，另一组固定安装在焊接工作台的上方，获取工作台上工件的坐标数据。
[0019]所述3D视觉模块包括3D相机和数据处理模块，3D相机获取的图像信息，通过数据处理模块处理后，通过传输模块传输给控制模块进行分析处理，控制模块发出相应控制命令。
[0020]所述操作模块包括键盘和开关模块，用于录入程序、设置设备以及启动/关闭设备。
[0021]所述驱动模块包括变位器和机械手臂，机械手臂与变位器连接，变位器控制机械手臂的方向变换，进行多方位调节。
[0022]一种基于3D视觉技术的焊接系统的焊接方法，包括以下步骤：步骤一、启动焊接系统，标定3D相机的坐标和机械手臂的坐标和焊枪的坐标之间的关系；步骤二、对焊接件进行焊接目标定位；步骤三、机器手臂以目标的起始位置作为扫描起始位置，并带动焊枪上的3D相机扫描所述焊接口，计算焊接口的轨迹，得到表述焊接口位置的坐标矩阵；步骤四、机器手臂根据焊接口的轨迹，引导焊接模块进行焊接。
[0023]步骤五、3D相机获取整个焊接过程的数据，并发送给控制模块，控制模块分析数据，判断是否完成焊接，若完成全部焊接，进入待机状态；如未完成，控制模块发出指令，重复上述步骤三和步骤四的过程，直到完成全部焊接。
[0024]步骤一中，机器手臂、焊接模块和3D相机坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于3D视觉技术的焊接系统,包括控制模块、电源模块、传输模块、3D视觉模块和执行模块，其特征在于，所述执行系统包括驱动模块和焊接模块，所述焊接模块通过驱动模块进行驱动，对焊缝进行焊接，所述控制模块通讯连接操作模块、显示模块、驱动模块、焊接模块和传输模块，传输模块通信连接3D视觉模块，3D视觉模块获取待焊接工件的焊缝数据，并传递给传输模块，传输模块将数据信息传输给控制模块进行分析处理，控制模块发送启动信号给中央处理器，中央处理器通过3D视觉模块引导驱动模块和焊接模块进行焊接。2.根据权利要求1所述的一种基于3D视觉技术的焊接系统，其特征在于，所述3D视觉模块为两组，一组设置在驱动模块上，随焊接模块同步移动，获取工件坐标数据，另一组固定安装在焊接工作台的上方，获取工作台上工件的坐标数据。3.根据权利要求1所述的一种基于3D视觉技术的焊接系统，其特征在于，所述3D视觉模块包括3D相机和数据处理模块，3D相机获取的图像信息，通过数据处理模块处理后，通过传输模块传输给控制模块进行分析处理，控制模块发出相应控制命令。4.根据权利要求1所述的一种基于3D视觉技术的焊接系统，其特征在于，所述操作模块包括键盘和开关模块，用于录入程序、设置设备以及启动/关闭设备。5.根据权利要求1所述的一种基于3D视觉技术的焊接系统，其特征在于，所述驱动模块包括变位器和机械手臂，机械手臂与变位器连接，变位器控制机械手臂的方向变换，进行多方位调节。6.根据权利要求1
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5任一所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘元亮，
申请(专利权)人：四川创能机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：