一种基于激光条纹联合映射的焊接视觉传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于激光条纹联合映射的焊接视觉传感器，包括相机(1)、系统安装构件、滤光组件(2)、激光发射控制器(3)和联合映射激光发射器，联合映射激光发射器通过系统安装构件连接于焊接视觉传感器上，激光发射控制器(3)控制联合映射激光发射器发出激光条纹，映射在焊缝上，相机(1)通过滤光组件(2)获得焊缝图像。与现有技术相比，本发明专利技术具有通过激光发射控制器(3)控制激光交叉条纹和平行条纹联合映射，实现交叉条纹和平行条纹的自主变换；通过组合不同的条纹映射，实现了视觉传感器在不同场景下的最优投射方式；能够完成焊接过程中不同任务的连续自动切换，灵活性和通用性高等优点。优点。优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光条纹联合映射的焊接视觉传感器


[0001]本专利技术涉及一种视觉传感器，尤其是涉及一种基于激光条纹联合映射的焊接视觉传感器。

技术介绍

[0002]机器人焊接目前广泛应用于众多领域。由于多传感器融合技术的发展，机器人焊接逐渐由基于示教和离线编程的半自动焊接趋向于基于参数自主获取与分析的自动化焊接以及智能化焊接方向发展，其中一些数据采集传感器如电弧传感器，超声波传感器，光学传感器以及视觉传感器被持续地开发和应用。受益于机器视觉算法以及光电传感器的发展，视觉传感器由于特征丰富、无接触、长寿命等特点逐渐成为目前一种具有代表性的焊接传感器。视觉传感器依据是否有外界光源分为被动光视觉传感器和主动光视觉传感器。其中，被动光视觉传感器易于受到外界光源的影响，应用限制在外界光源相对稳定的少量场景下；通过给定的辅助光源，主动光视觉传感器能够获得稳定的缝隙特征而被广泛应用，最具代表性的是基于激光条纹映射的结构光视觉传感器。
[0003]经过检索，授权公告号CN104668738B公开了交叉式双线激光视觉传感焊枪高度实时识别系统及识别方法，具体公开了：系统包括：交叉式双线激光视觉传感器、焊枪、计算机等；传感器固定在焊枪的右侧且与计算机相连，其正下方为工件。传感器由分布于摄像机两侧的左线激光器、右线激光器及前端滤光器组成。该专利技术传感器设计中的两个激光器对称布置在CCD两侧，当焊枪高度变动时两条激光在工件表面重合，检测信息量会明显减少，且此空间布局形式会大大增加传感器体积。同时，该传感器设计仅适用识别焊枪高度，不能同时自主的控制激光条纹开关，不能应用于自动化焊接后续相关工艺的缝隙识别和缝隙跟踪的应用。
[0004]目前在焊接机器人中使用的视觉传感器设计中，大都基于固定单一的条纹类型进行特征映射，如单线、多线等激光条纹，不能实现激光条纹的自主变换。自动化焊接过程中多个流程如焊接初始点定位、缝隙追踪等，通常需要不同条纹映射来获取稳定的特征，一种可控且适用于多工艺流程的焊接视觉传感器为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于激光条纹联合映射的焊接视觉传感器。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于激光条纹联合映射的焊接视觉传感器，包括相机和系统安装构件，所述焊接视觉传感器还包括滤光组件、激光发射控制器和联合映射激光发射器，所述联合映射激光发射器通过系统安装构件连接于焊接视觉传感器上，所述激光发射控制器控制联合映射激光发射器发出激光条纹，映射在焊缝上，所述相机通过滤光组件获得焊缝图像。
[0008]作为优选的技术方案，所述的联合映射激光发射器包括平行双线激光发射器和交叉双线激光发射器。
[0009]作为优选的技术方案，所述的平行双线激光发射器发射平行条纹，跟踪缝隙并提取缝隙特征。
[0010]作为优选的技术方案，所述的发射平行条纹时的激光平面与竖直平面的夹角范围为30
°±5°
，平行激光平面之间的间距为10～15mm。
[0011]作为优选的技术方案，所述的交叉双线激光发射器发射交叉条纹，交叉条纹和平行条纹联合映射。
[0012]作为优选的技术方案，所述的发射交叉条纹时的激光平面与竖直平面的夹角范围为15
°±5°
，交叉激光平面之间的夹角为30
°±5°
。
[0013]作为优选的技术方案，所述的激光发射控制器包括串口控制继电器模块和激光器供电模块，激光发射控制器通过串口接收上位机控制信号。
[0014]作为优选的技术方案，所述的串口控制继电器模块包括继电器开关，所述继电器开关连接并控制平行双线激光发射器和交叉双线激光发射器。
[0015]作为优选的技术方案，所述的激光器供电模块位于焊接视觉传感器内部，为联合映射激光发射器提供电源。
[0016]作为优选的技术方案，所述的滤光组件包括滤光片和光片固定圈，所述滤光片为窄带滤光片，位于相机光轴下方；所述光片固定圈位于光片两面，和滤光片一同嵌入系统安装构件的圆槽中。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0018]1)本专利技术通过激光发射控制器控制激光交叉条纹和激光平行条纹联合映射，可以实现交叉条纹和平行条纹的自主变换；
[0019]2)本专利技术通过组合不同的条纹映射能实现视觉传感器在不同场景下的最优投射方式，解决了目前不可控且基于固定类型的激光条纹投射视觉传感器只能应用于特定类型或者特定工艺的限制；
[0020]4)本专利技术联合映射激光发射器激光平面的夹角和间距设计使得激光条纹在焊缝上的特征更加明显，便于提取特征点，滤光组件可以降低相机采集的图像中的弧光干扰；
[0021]3)本专利技术不但可以通过平行条纹对缝隙特征进行提取以及跟踪，还可以在给定的区域下，通过交叉条纹和平行条纹联合映射焊缝特征来实现焊接初始点定位，从而能够完成焊接过程中诸如初始点定位、焊缝跟踪等不同任务的连续自动切换，灵活性、通用性高。
附图说明
[0022]图1为本专利技术基于激光条纹联合映射的焊接视觉传感器结构示意图；
[0023]图2为本专利技术平行双线激光发射器结构示意图；
[0024]图3为本专利技术交叉双线激光发射器结构示意图；
[0025]图4为本专利技术滤光组件结构示意图；
[0026]图5为本专利技术激光发射控制器结构示意图；
[0027]图1中标号所示：
[0028]1、相机，2、滤光组件，3、激光发射控制器，30、串口控制继电器模块，31、激光器供
电模块，4、平行双线激光发射器，5、交叉双线激光发射器；
[0029]图4中标号所示：
[0030]20、滤光片，21、光片固定圈。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。
[0032]本专利技术克服已有技术的不足，提供了一种基于激光条纹联合映射的焊接视觉传感器，通过激光交叉条纹和激光平行条纹联合映射，可以实现交叉条纹和平行条纹的自主变换，解决了基于固定类型激光条纹投射的视觉传感器不能实现激光条纹的自主变换，只能应用于特定工艺场景的限制。
[0033]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细说明。
[0034]如图1所示，一种基于激光条纹联合映射的焊接视觉传感器，包括相机1，滤光组件2，激光发射控制器3，串口控制继电器模块30，激光器供电模块31，平行双线激光发射器4和交叉双线激光发射器5，联合映射激光发射器通过系统安装构件连接于焊接视觉传感器上，激光发射控制器3控制联合映射激光发射器发出激光条纹，映射在焊缝上，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光条纹联合映射的焊接视觉传感器，包括焊接视觉传感器本体、相机(1)、滤光组件(2)、激光发射控制器(3)和系统安装构件，其特征在于，所述焊接视觉传感器还包括联合映射激光发射器，所述联合映射激光发射器通过系统安装构件连接于焊接视觉传感器本体上，所述激光发射控制器(3)控制联合映射激光发射器发出多条激光条纹，联合映射在焊缝上，所述相机(1)通过滤光组件(2)获得焊缝图像。2.根据权利要求1所述的一种基于激光条纹联合映射的焊接视觉传感器，其特征在于，所述的联合映射激光发射器包括平行双线激光发射器(4)和交叉双线激光发射器(5)。3.根据权利要求2所述的一种基于激光条纹联合映射的焊接视觉传感器，其特征在于，所述的平行双线激光发射器(4)发射平行条纹，跟踪缝隙并提取缝隙特征。4.根据权利要求3所述的一种基于激光条纹联合映射的焊接视觉传感器，其特征在于，所述的发射平行条纹时的激光平面与竖直平面的夹角范围为30
°±5°
，平行激光平面之间的间距为10～15mm。5.根据权利要求2所述的一种基于激光条纹联合映射的焊接视觉传感器，其特征在于，所述的交叉双线激光发射器(5)发射交叉条纹，交叉条纹和平行条纹联合映射。6.根据权利要求5所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：田应仲，刘洪飞，叶冰波，王洁羽，李龙，金滔，林杨乔，张泉，冯杰才，章易镰，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：