基于CCD的弯曲焊缝跟踪方法技术

一种基于ＣＣＤ的弯曲焊缝跟踪方法，首先从ＣＣＤ图像中提取整条焊缝的位置信息，并比较焊缝上同一点在两幅图片中的位置变化，求得每次焊枪移动时的位移；然后通过一定时间内的位移累计，再用原始的焊缝偏差减去累计位移量，得出焊枪下真正的偏差；最后以此控制十字滑块左右移动，始终保持焊枪与焊缝对中。本发明专利技术的优点是：（１）完全利用现有的设备条件，无需增加硬件成本；（２）利用了更多的焊缝位置信息参与计算，测量精度更高；（３）能得到焊枪下的真实偏差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于CCD的弯曲焊缝跟踪方法。
技术介绍
焊接自动化首先要实现的就是焊缝跟踪。目前以CCD为传感器的焊缝跟踪是最常使用的一种方式，它是将CCD传感器与焊枪固定在同一机构即十字滑块上，并且CCD安装在焊枪的前方，用于拍摄焊缝的图像。拍摄的图像经过计算机处理，可以得到焊缝位置。将焊缝位置和焊枪对应的位置进行比较，即可得到焊缝的偏差，利用这一偏差来调节十字滑块，使焊枪始终对准焊缝，达到焊枪跟踪焊缝的目的。这种方法在钢板拼接、螺旋管制造上有着广泛的应用。但是采用目前这种方法进行跟踪控制，由于CCD传感器通常安装在焊枪的前方，CCD和焊枪是固定的，且两者之间存在一定的间距L。用CCD检测到的偏差实际上是在CCD下方焊缝偏差，用这个偏差来控制焊枪，只能使焊枪和CCD下的焊缝保持一致，而不能保证与焊枪下的焊缝保持一致。当焊缝比较平直(即曲率很小)时，这种方法对跟踪精度虽有影响，但不是很大；但是当遇到弯曲焊缝(曲率较大)时，则误差很大，根本无法进行准确跟踪。这个问题的产生是由于把CCD下的焊缝偏差当作焊枪下的偏差而导致的，但是目前几乎所有的CCD焊缝跟踪采用的都是这种粗略方法。显然，解决这个问题的关键在于准确地获得焊枪下实际的焊缝偏差，而不仅仅是CCD下面的焊缝偏差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于CCD的弯曲焊缝跟踪方法，它能通过计算获得焊枪位置下准确的焊缝偏差，解决弯曲焊缝的跟踪问题。本专利技术是这样来实现的，首先从CCD图像中提取整条焊缝的位置信息，并比较焊缝上同一点在两幅图片中的位置变化，求得每次焊枪移动的位移；然后通过一定时间内的位移累计，再用原始的焊缝偏差减去该累计量，得出焊枪下真正的偏差；最后以此控制十字滑块左右移动，始终保持焊枪与焊缝对中。本专利技术的优点是(1)完全利用现有的设备条件，无需增加硬件成本；(2)传统的方法只测量图像中某一水平线上焊缝的位置及偏差，而本方法则需求出整条焊缝上各点的位置(即全位置)，并利用了更多的焊缝位置信息参与计算，测量精度更高；(3)本专利技术累计焊枪每次移动的距离，来得到焊枪下的真实偏差；传统的方法不需要累计计算，因此也无法得到焊枪下的实际偏差。具体实施例方式在跟踪前先获取以下各参数首先测量出摄像头中心点到焊枪中心的距离L。其次，测量出焊件相对焊枪移动的速度V，要求焊件运动速度尽可能保持恒定。第三，设定CCD采集图像的周期T，可根据实际情况适当选择，一般可设为0.5秒。第四，确定CCD图像的分辨率P，单位为像素/毫米。由以上参数可以得出同一点在相邻两幅图片中的位移量为V*T*P。另外，可以得出焊缝从CCD下运动到焊枪下的时间内需累计的次数N=INT(LVT)。]]>第五，利用直尺等工具标定焊枪在CCD图像中的水平坐标X0。此坐标对应原理叙述中的O点。焊缝的坐标减此坐标即为焊缝的偏差。跟踪过程中，利用CCD拍摄焊缝图片，通过图像处理(包括预处理、梯度检测、中心化等步骤)，得到焊缝上各点的坐标，即焊缝轨迹。求出轨迹后，按照反观定位法，首先得到CCD中心水平线上焊缝的原始偏差e。然后，在距图像中心水平线上下各V*T*P/2的水平线上找到焊缝的两个坐标点，记录下来，并与上一幅图片的坐标比较，得出焊枪本次所移动的水平位移。用原始偏差减去N次的位移累计，得到实际偏差，再根据机构的运动特性输出控制量，实现焊缝跟踪。本方法跟踪精度主要取决于焊件的运动速度是否恒定，也取决于对该速度值是否准确。同时也和CCD采样的时间周期有关，CCD采样周期越短，跟踪越精密，但对图像处理速度要求更高。在满足同样的焊缝跟踪精度条件下，利用本方法跟踪的焊缝，弯曲程度通常可以提高20倍以上。权利要求1.一种基于CCD的弯曲焊缝跟踪方法，首先从CCD图像中提取整条焊缝的位置信息，并比较焊缝上同一点在两幅图片中的位置变化，求得每次焊枪移动时的位移；然后通过一定时间内的位移累计，再用原始的焊缝偏差减去累计位移量，得出焊枪下真正的偏差；最后以此控制十字滑块左右移动，始终保持焊枪与焊缝对中。全文摘要一种基于CCD的弯曲焊缝跟踪方法，首先从CCD图像中提取整条焊缝的位置信息，并比较焊缝上同一点在两幅图片中的位置变化，求得每次焊枪移动时的位移；然后通过一定时间内的位移累计，再用原始的焊缝偏差减去累计位移量，得出焊枪下真正的偏差；最后以此控制十字滑块左右移动，始终保持焊枪与焊缝对中。本专利技术的优点是(1)完全利用现有的设备条件，无需增加硬件成本；(2)利用了更多的焊缝位置信息参与计算，测量精度更高；(3)能得到焊枪下的真实偏差。文档编号B23K37/00GK1935437SQ20061012468公开日2007年3月28日 申请日期2006年9月29日 优先权日2006年9月29日专利技术者邹春华, 张华 申请人:南昌大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＣＣＤ的弯曲焊缝跟踪方法，首先从ＣＣＤ图像中提取整条焊缝的位置信息，并比较焊缝上同一点在两幅图片中的位置变化，求得每次焊枪移动时的位移；然后通过一定时间内的位移累计，再用原始的焊缝偏差减去累计位移量，得出焊枪下真正的偏差；最后以此控制十字滑块左右移动，始终保持焊枪与焊缝对中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹春华，张华，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]