焊缝跟踪检测机器人及其焊缝跟踪方法技术

本发明专利技术涉及焊缝检测机器人领域，具体涉及焊缝跟踪检测机器人及其焊缝跟踪方法。本发明专利技术公开了一种焊缝跟踪检测机器人，包括：左驱动部，其设有左轮；右驱动部，其铰接于左驱动部，右驱动部设有右轮；激光轮廓传感器，其激光轮廓传感器用于获取焊缝轨迹；控制系统，其对左轮与右轮进行差速控制使激光轮廓传感器沿着焊缝轨迹移动。本发明专利技术的焊缝跟踪检测机器人，左驱动部相对于右驱动部能够根据大型容器的外壁或内壁形状调整角度，令左轮与右轮更加贴合于大型容器的侧壁，以减少打滑。本发明专利技术还公开了一种焊缝跟踪方法。本发明专利技术的焊缝跟踪方法，控制焊缝跟踪检测机器人沿直线行走或往激光轮廓图像的中点偏转。光轮廓图像的中点偏转。光轮廓图像的中点偏转。

【技术实现步骤摘要】
焊缝跟踪检测机器人及其焊缝跟踪方法


[0001]本专利技术涉及焊缝检测机器人领域，特别涉及焊缝跟踪检测机器人及其焊缝跟踪方法。

技术介绍

[0002]焊缝检测机器人用于大型容器的焊缝检测。现有的焊缝检测机器人加入焊缝检测功能，使其自动沿着焊缝行走并进行检测，然而，在机器人行走过程中，若大型容器的外壁或内壁呈弧面，机器人的磁性轮与大型容器之间的接触面积减少，令机器人的磁性轮容易打滑，导致机器人的行走方向发生偏移，进而影响机器人的焊缝跟踪精度。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的在于提供一种焊缝跟踪检测机器人及其焊缝跟踪方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0004]为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种焊缝跟踪检测机器人，包括：左驱动部，其设有左轮；右驱动部，其铰接于所述左驱动部，所述左驱动部相对于所述右驱动部绕沿着前后方向延伸的轴线转动，所述右驱动部设有右轮；激光轮廓传感器，其连接于所述左驱动部或所述右驱动部，所述激光轮廓传感器设于所述左轮与所述右轮连线中点的正前方，所述激光轮廓传感器用于获取焊缝轨迹；控制系统，其对所述左轮与所述右轮进行差速控制使所述焊缝跟踪检测机器人沿着所述焊缝轨迹移动。
[0005]本专利技术的有益效果是：当左轮与右轮磁吸于大型容器的外壁或内壁时，由于左驱动部与右驱动部之间铰接，使左驱动部相对于右驱动部能够根据大型容器的外壁或内壁形状调整角度，令左轮与右轮更加贴合于大型容器的侧壁，以减少左轮及右轮打滑；并且，通过激光轮廓传感器获取大型容器的焊缝轨迹，使控制系统对左轮与右轮进行差速控制使焊缝跟踪检测机器人能够沿着焊缝轨迹移动，实现对焊缝的跟踪，提高焊缝跟踪检测机器人沿着焊缝行走的精度。
[0006]作为上述技术方案的进一步改进，所述焊缝跟踪检测机器人还包括锁定件，所述锁定件连接于所述左驱动部与所述右驱动部，锁紧所述锁定件使所述左驱动部与所述右驱动部的相对位置锁定。
[0007]大型容器焊缝两侧侧壁的角度沿着焊缝延伸方向的变化较小，使左驱动部相对于右驱动部根据大型容器的侧壁形状调整角度后，锁紧锁定件使左驱动部与右驱动部的相对位置锁定，避免左轮或右轮压过大型容器侧壁上粘附的杂物后造成左驱动部与右驱动部之间的角度发生改变后产生的异常抖动，避免异常的抖动对激光轮廓传感器造成干扰。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进，所述左轮与所述右轮对称分布于所述激光轮廓
传感器的左右两侧。
[0009]激光轮廓传感器位于左轮与右轮之间的中心位置，确保焊缝跟踪检测机器人在焊缝轨迹的正上方行走，使激光轮廓传感器能够在移动过程中持续获取焊缝轨迹。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，所述焊缝跟踪检测机器人还包括：升降机构，其设于所述左驱动部或所述右驱动部；检测探头，其连接于所述升降机构，所述升降机构带动所述检测探头上下移动。
[0011]将检测探头设置于升降机构上，若遇到较高的障碍物时，升降机构抬起检测探头，避免检测探头撞击障碍物后损坏。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进，所述控制系统外接有控制所述升降机构升降的手动控制器。
[0013]通过手动控制器向控制系统设定焊缝跟踪检测机器人的行走速度及控制参数，并可以通过人工操作焊缝跟踪检测机器人的行走，在必要时人工介入并操控焊缝跟踪检测机器人；并且，在焊缝跟踪检测机器人行走过程中遇到障碍物时，通过人工操作手动控制器控制升降机构提升检测探头以躲避障碍物。
[0014]一种焊缝跟踪方法，包括如上述的焊缝跟踪检测机器人，所述焊缝跟踪方法还包括以下步骤：S1、所述激光轮廓传感器向所述焊缝轨迹发出激光，拍摄激光轮廓图像并发送到所述控制系统；S2、所述控制系统计算所述激光轮廓图像的中点位置，以所述焊缝跟踪检测机器人的中心作出向前延伸的中心线，所述控制系统计算所述中点到所述中心线的距离为X0；S3、向所述控制系统设定偏转阈值为XP，若X0≤XP则所述焊缝跟踪检测机器人沿直线行走，若X0＞XP则所述焊缝跟踪检测机器人往所述中点的方向偏转。
[0015]在焊缝跟踪检测机器人进行焊缝跟踪前，对左驱动部与右驱动部之间的角度进行调整后，需要将激光轮廓传感器正对焊缝轨迹，以确保激光轮廓传感器能够获取焊缝轨迹的激光轮廓图像，控制系统计算出激光轮廓图像的中点到焊缝跟踪检测机器人的中心线之间的距离X0，并且设定偏转阈值XP，通过对比X0与XP后，控制系统再控制焊缝跟踪检测机器人沿直线行走或往激光轮廓图像的中点偏转。
[0016]作为上述技术方案的进一步改进，在所述步骤S1中，所述中心到所述激光轮廓传感器前后方向的距离为L0；在所述步骤S3中，若X0＞XP，所述焊缝跟踪检测机器人的移动方向与所述焊缝轨迹的延伸方向之间的夹角θ=arctan(X0/L0)，所述焊缝跟踪检测机器人往减少所述夹角θ的方向偏转。
[0017]激光轮廓传感器沿竖直向下的方向发射激光，使焊缝轨迹上形成激光轮廓图像，测量焊缝跟踪检测机器人的中心到激光轮廓传感器前后方向的距离为L0，进而可以计算出焊缝跟踪检测机器人的移动方向与焊缝轨迹的偏移角度θ的实际大小，以便于量化焊缝跟踪检测机器人往激光轮廓图像的中点偏转的角度，使机器人的偏转更加精准。
[0018]作为上述技术方案的进一步改进，在所述步骤S3中，将所述焊缝跟踪检测机器人的行走速度设定为V，假设所述焊缝跟踪检测机器人转动θ角所需的时间为t，所述左轮与所述右轮之间的宽度为D，所述控制系统控制所述左轮的转速为VL=V+D
×
θ/2t，所述控制系统
控制所述右轮的转速为VR=V
‑
D
×
θ/2t。
[0019]根据焊缝跟踪检测机器人的移动方向与焊缝轨迹的偏移角度θ与机器人当前的行走速度V，若控制系统需要控制机器人偏转角度时，计算出左轮与右轮各自的速度，实现左轮与右轮的差速控制，使机器人能够精确偏转。
[0020]作为上述技术方案的进一步改进，所述控制系统通过PID控制方法对所述左轮与所述右轮进行差速控制。
[0021]以焊缝跟踪检测机器人的移动方向与焊缝轨迹的偏转角度θ或激光轮廓图像的中点到焊缝跟踪检测机器人的中心线之间的距离X0作为误差值，将误差值引入PID控制后构成控制量指导控制系统对焊缝跟踪检测机器人的行走进行控制，提高机器人行走的稳定性。
[0022]作为上述技术方案的进一步改进，在所述步骤S2中计算所述中点位置的方法包括以下步骤：S21、将所述激光轮廓图像划分为多个线段并通过最小二乘拟合法进行直线代替形成多个拟合线段；S22、比较每两个相邻的所述拟合线段的斜率并找出斜率突变点；S23、所述斜率突变点为所述激光轮廓图像的边缘点；S24、找出所述激光轮廓图像的两个所述边缘点后计算出所述中点。
[0023]通过最小二乘拟合法、对比各个拟合线段的斜率、找出斜率差异较大位置为突变点，从而可以确定突变点为激光轮廓图像的边缘点，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焊缝跟踪检测机器人，其特征在于：包括：左驱动部，其设有左轮；右驱动部，其铰接于所述左驱动部，所述左驱动部相对于所述右驱动部绕沿着前后方向延伸的轴线转动，所述右驱动部设有右轮；激光轮廓传感器，其连接于所述左驱动部或所述右驱动部，所述激光轮廓传感器设于所述左轮与所述右轮连线中点的正前方，所述激光轮廓传感器用于获取焊缝轨迹；控制系统，其对所述左轮与所述右轮进行差速控制使所述焊缝跟踪检测机器人沿着所述焊缝轨迹移动。2.根据权利要求1所述的焊缝跟踪检测机器人，其特征在于：所述焊缝跟踪检测机器人还包括锁定件，所述锁定件连接于所述左驱动部与所述右驱动部，锁紧所述锁定件使所述左驱动部与所述右驱动部的相对位置锁定。3.根据权利要求1所述的焊缝跟踪检测机器人，其特征在于：所述左轮与所述右轮对称分布于所述激光轮廓传感器的左右两侧。4.根据权利要求1所述的焊缝跟踪检测机器人，其特征在于：所述焊缝跟踪检测机器人还包括：升降机构，其设于所述左驱动部或所述右驱动部；检测探头，其连接于所述升降机构，所述升降机构带动所述检测探头上下移动。5.根据权利要求4所述的焊缝跟踪检测机器人，其特征在于：所述控制系统外接有控制所述升降机构升降的手动控制器。6.一种焊缝跟踪方法，其特征在于：包括如权利要求1至5中任一项所述的焊缝跟踪检测机器人，所述焊缝跟踪方法还包括以下步骤：S1、所述激光轮廓传感器向所述焊缝轨迹发出激光，拍摄激光轮廓图像并发送到所述控制系统；S2、所述控制系统计算所述激光轮廓图像的中点位置，以所述焊缝跟踪检测机器人的中心作出向前延伸的中心线，所述控制系统计算所述中点到...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晨，江志铭，余仁辉，杨景泉，陈映余，龚光平，马源旺，
申请(专利权)人：广东省特种设备检测研究院顺德检测院，
类型：发明
国别省市：