專利名稱：焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器及其標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種焊接技術(shù)領(lǐng)域的器件及其標(biāo)定方法，具體涉及一種焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器及其標(biāo)定方法。
背景技術(shù)：
目前，用于焊接機(jī)器人上的傳感方式多種多樣。在這些傳感方法中，視覺(jué)傳感方法由于采集信息量大、非接觸、快速、高精度及檢測(cè)范圍大等優(yōu)點(diǎn)，受到人們的青睞。視覺(jué)傳感技術(shù)在焊接機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用主要是進(jìn)行初始焊接位置的導(dǎo)引、焊接接頭形式的識(shí)別、焊縫視覺(jué)跟蹤及熔透控制等焊接過(guò)程智能控制的研究。目前國(guó)內(nèi)外研究比較成熟的是采用焦距固定攝像機(jī)的視覺(jué)傳感方式，存在著功能單一的不足，其只能完成一種特定的焊接工作，如果要完成多個(gè)焊接工作，還要更換不同焦距的鏡頭才能完成視覺(jué)傳感的任務(wù)。
經(jīng)過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00410067328.1、名位“焊接機(jī)器人伺服雙目視覺(jué)傳感器”的專利提供了一種視覺(jué)傳感器，該種傳感器主要由兩個(gè)CCD攝像機(jī)組成，通過(guò)圖像采集卡及CCD攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫圖像的采集，該裝置能夠?qū)崟r(shí)的采集到焊縫的圖像信息，跟蹤精度能夠達(dá)到焊縫跟蹤的要求，但是CCD攝像機(jī)采用的是固定焦距的鏡頭，由于在焊接起始位置導(dǎo)引時(shí)和焊縫跟蹤時(shí)所要求的視覺(jué)場(chǎng)景和分辨率不相同，所以一個(gè)鏡頭無(wú)法同時(shí)滿足在焊接起始位置導(dǎo)引和焊縫跟蹤的精度，如果要求以上兩個(gè)過(guò)程的傳感精度都很高時(shí)，則需要手動(dòng)更換攝像機(jī)的鏡頭；同時(shí)，由于攝像機(jī)的拍攝角度固定不變，使得在進(jìn)行焊接起始位置導(dǎo)引時(shí)和進(jìn)行焊縫跟蹤時(shí)需要手動(dòng)調(diào)節(jié)攝像機(jī)的拍攝角度，而攝像機(jī)位置變化后還需要對(duì)攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)重新進(jìn)行標(biāo)定，導(dǎo)致焊接機(jī)器人的自動(dòng)化和智能化程度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器及其標(biāo)定方法，使其通過(guò)攝像機(jī)的自動(dòng)變焦功能，實(shí)現(xiàn)傳感器在不同的位置上采集圖像信息并保證了采集到的圖像用于視覺(jué)計(jì)算的精度，同時(shí)通過(guò)自動(dòng)加載和移除減光和濾光裝置，可以使傳感器能夠在不同的位置上采集圖像信息，完成不同的焊接工作。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器，包括攝像機(jī)、氣動(dòng)系統(tǒng)、減光及濾光系統(tǒng)、反射鏡系統(tǒng)、安裝支架，攝像機(jī)、氣動(dòng)系統(tǒng)、減光及濾光系統(tǒng)、反射鏡系統(tǒng)都固定在安裝支架上，攝像機(jī)、氣動(dòng)系統(tǒng)、減光及濾光系統(tǒng)、反射鏡系統(tǒng)按從上到下的順序垂直排放在焊槍的一側(cè)，攝像機(jī)與減光及濾光系統(tǒng)同軸。
所述的安裝支架包括攝像機(jī)支架、減光及濾光支架、反射鏡系統(tǒng)支架，氣動(dòng)系統(tǒng)包括滑桿、氣缸，反射鏡系統(tǒng)包括一級(jí)反射鏡、二級(jí)反射鏡、二級(jí)反射鏡支架，減光及濾光支架同時(shí)與攝像機(jī)支架、反射鏡系統(tǒng)支架、二級(jí)反射鏡支架的一端及滑桿的一端連接，二級(jí)反射鏡支架的另一端與二級(jí)反射鏡連接，滑桿的另一端與氣缸連接，一級(jí)反射鏡與反射鏡系統(tǒng)支架連接，一級(jí)、二級(jí)反射鏡的反射角度固定不變，一級(jí)反射鏡與水平方向成62度角，主要采集焊槍槍尖附近的圖像信息，二級(jí)反射鏡與水平方向成45度角，主要是將一級(jí)反射鏡采集到的圖像反射到第一攝像機(jī)，二級(jí)反射鏡支架與減光及濾光支架連接，使得二級(jí)反射鏡和減光和濾光系統(tǒng)的相對(duì)位置固定不變，同時(shí)減光及濾光支架與氣動(dòng)系統(tǒng)中的滑桿連接，在汽缸的驅(qū)動(dòng)下減光和濾光支架在安裝支架上滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)減光及濾光系統(tǒng)的自動(dòng)加載和移除。
所述的攝像機(jī)是可以自動(dòng)變焦、自動(dòng)聚焦的一體化攝像機(jī)，安裝在攝像機(jī)支架上，主要負(fù)責(zé)對(duì)焊接場(chǎng)景及被焊工件以及焊接熔池圖像進(jìn)行采集，其串口通訊端口和計(jì)算機(jī)的串口連接。
所述的減光及濾光系統(tǒng)包括減光鏡片、濾光鏡片，濾光鏡片安裝在減光及濾光支架上，按照面對(duì)攝像機(jī)的方向減光鏡片、濾光鏡片先后同軸排放。
本發(fā)明與焊槍都固定在焊接機(jī)器人的末關(guān)節(jié)上，在使用時(shí)，在開(kāi)始焊接前階段，用于完成對(duì)焊縫及焊接起始位置進(jìn)行識(shí)別和導(dǎo)引的工作，攝像機(jī)需要采集到整個(gè)工作臺(tái)和焊接工件的圖像信息，此時(shí)由于電弧沒(méi)有引燃，傳感系統(tǒng)是采用自然光照明，通過(guò)氣動(dòng)系統(tǒng)將減光及濾光系統(tǒng)和二級(jí)反射鏡片移開(kāi)，使攝像機(jī)可以直接采集到工作臺(tái)的圖像信息，通過(guò)攝像機(jī)采集到的圖像進(jìn)行立體視覺(jué)計(jì)算，從而得到焊接起始位置的三維坐標(biāo)值。在進(jìn)行焊接時(shí)，由于電弧已經(jīng)引燃，光照十分強(qiáng)烈，為了使攝像機(jī)能夠清晰的對(duì)焊接熔池及焊縫成像，通過(guò)氣缸將減光及濾光系統(tǒng)和二級(jí)反射鏡加載到攝像機(jī)的下端，通過(guò)二級(jí)反射光路將焊槍槍尖附近的圖像信息傳遞到攝像機(jī)中，使用熔池后方的攝像機(jī)采集熔池后半部的圖像信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過(guò)程中焊接熔池特征參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)與控制，使用熔池前方的攝像機(jī)采集焊縫及熔池前半部的圖像信息，從而實(shí)現(xiàn)焊縫跟蹤與焊縫間隙的實(shí)時(shí)檢測(cè)與控制。
由于在進(jìn)行焊接起始位置導(dǎo)引時(shí)需要攝像機(jī)能夠采集到整個(gè)工作臺(tái)的圖像信息，這時(shí)攝像機(jī)需要較小的焦距值；在進(jìn)行焊縫跟蹤與熔池圖像采集時(shí)需要攝像機(jī)能夠采集到熔池前后方的局部圖像信息，這時(shí)攝像機(jī)需要較大的焦距值和較高的分辨率。所以需要攝像機(jī)能夠根據(jù)不同的工作要求，自動(dòng)的改變焦距。由于現(xiàn)有的一體化攝像機(jī)并不具備對(duì)焦距的閉環(huán)控制，所以為了保證每次焦距變換的精度，需要在外部配備一個(gè)棋盤(pán)格標(biāo)定板以實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)焦距的閉環(huán)控制。
本發(fā)明的焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器的標(biāo)定方法，具體包括如下步驟；(1)在焊接開(kāi)始之前，將焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器移動(dòng)到距離工作臺(tái)較遠(yuǎn)的位置，通過(guò)汽缸將減光及濾光裝置和第二級(jí)反射鏡移開(kāi)，使攝像機(jī)直接采集到整個(gè)工作臺(tái)的圖像信息；(2)將焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器移動(dòng)到事先設(shè)定好的標(biāo)定位置上，通過(guò)外部標(biāo)定板的反饋控制改變攝像機(jī)的焦距，使其調(diào)整到滿足焊接起始點(diǎn)導(dǎo)引工作的焦距，同時(shí)計(jì)算機(jī)將此焦距下的攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)調(diào)出，對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定；(3)將焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器移動(dòng)到步驟(1)中所述的位置，進(jìn)行圖像采集及初始焊位的導(dǎo)引工作，通過(guò)視覺(jué)計(jì)算得出焊接的初始點(diǎn)坐標(biāo)位置并記錄下來(lái)；(4)將焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器移動(dòng)到步驟(2)中所述的位置上，重新變化攝像機(jī)的焦距，使其調(diào)整到滿足焊縫跟蹤工作的焦距，同時(shí)計(jì)算機(jī)將此焦距下的攝像機(jī)內(nèi)外部參數(shù)調(diào)出，重新對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定；(5)將焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器移動(dòng)到步驟(3)中計(jì)算出的焊接初始點(diǎn)的坐標(biāo)位置，通過(guò)汽缸將減光及濾光系統(tǒng)和第二級(jí)反射鏡加載到攝像機(jī)的正下方，進(jìn)行焊接狀態(tài)下的焊縫跟蹤和焊接熔池的質(zhì)量控制工作。
在對(duì)本發(fā)明傳感器進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，首先設(shè)定一個(gè)標(biāo)定位置，在每次進(jìn)行對(duì)攝像機(jī)焦距的調(diào)整時(shí)都將焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器運(yùn)動(dòng)到這個(gè)位置上，在此位置上攝像機(jī)對(duì)標(biāo)定板進(jìn)行圖像采集，通過(guò)計(jì)算采集到圖像中單位棋盤(pán)格的像素個(gè)數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)焦距的反饋控制，攝像機(jī)通過(guò)串行通訊端口和計(jì)算機(jī)連接，通過(guò)計(jì)算機(jī)發(fā)送的串行指令，使攝像機(jī)能夠自動(dòng)的變化到需要的焦距值，在攝像機(jī)焦距進(jìn)行調(diào)整后，將事先計(jì)算好的此焦距的標(biāo)定參數(shù)從計(jì)算機(jī)中調(diào)出，實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)各個(gè)內(nèi)外參數(shù)的標(biāo)定。
本發(fā)明通過(guò)攝像機(jī)的自動(dòng)變焦功能，可以使攝像機(jī)完成不同的焊接工作而不需要更換鏡頭，實(shí)現(xiàn)傳感器在不同的位置上采集圖像信息并保證了采集到的圖像用于視覺(jué)計(jì)算的精度，同時(shí)通過(guò)自動(dòng)加載和移除減光和濾光裝置，可以使傳感器能夠在不同的位置上采集圖像信息，完成不同的焊接工作。本發(fā)明傳感器及標(biāo)定方法可以很好的滿足焊接過(guò)程中的焊縫起始點(diǎn)導(dǎo)引和焊縫跟蹤的工作。本發(fā)明方法中的各個(gè)步驟都在計(jì)算機(jī)的編程中實(shí)現(xiàn)，不需要人的干預(yù)。


圖1本實(shí)施例焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
如圖1所示，本實(shí)施例焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器包括第一攝像機(jī)1、第二攝像機(jī)13，第一、二氣動(dòng)系統(tǒng)，第一、二減光及濾光系、第一、二反射鏡系統(tǒng)及安裝支架；第一攝像機(jī)1，第二攝像機(jī)13，第一、二氣動(dòng)系統(tǒng)、第一、二減光及濾光系統(tǒng)和第一、二反射鏡系統(tǒng)都固定在安裝支架上，第一攝像機(jī)1、第一氣動(dòng)系統(tǒng)、第一減光及濾光系統(tǒng)、第一反射鏡系統(tǒng)分別與第二攝像機(jī)13、第二氣動(dòng)系統(tǒng)、第二減光及濾光系統(tǒng)、第二反射鏡系統(tǒng)以焊槍12為軸心對(duì)稱排放，第一攝像機(jī)1、第一減光及濾光系統(tǒng)、第一反射鏡系統(tǒng)按從上到下的順序垂直排放，且第一攝像機(jī)1與第一減光及濾光系統(tǒng)同軸，第二攝像機(jī)13、第二氣動(dòng)系統(tǒng)、第二減光及濾光系統(tǒng)和第二反射鏡系統(tǒng)按同樣的方式排放。
所述的安裝支架包括攝像機(jī)支架9、減光及濾光支架10、反射鏡系統(tǒng)支架11，攝像機(jī)支架9與減光及濾光支架10連接、減光及濾光支架10與反射鏡系統(tǒng)支架11連接；第一、二攝像機(jī)1、13都是可以自動(dòng)變焦自動(dòng)聚焦的一體化攝像機(jī)，其焦距變化范圍為3.9mm-85.5mm，可以滿足焊接過(guò)程中圖象采集的要求，第一攝像機(jī)1位于熔池前方、第二攝像機(jī)13位于熔池后方，第一、二攝像機(jī)1、13都安裝在攝像機(jī)支架9上，主要負(fù)責(zé)對(duì)焊接場(chǎng)景及被焊工件以及焊接熔池圖像進(jìn)行采集，它們的串口通訊端口和計(jì)算機(jī)的串口連接；所述的第一氣動(dòng)系統(tǒng)包括滑桿2、氣缸3，滑桿2的一端與氣缸3連接、另一端和減光及濾光支架10連接，第二氣動(dòng)系統(tǒng)包括滑桿14、氣缸15，滑桿14、氣缸15的連接方式及功能與滑桿2、氣缸3相同；所述的第一減光及濾光系統(tǒng)包括減光鏡片7、濾光鏡片8，濾光鏡片8安裝在減光及濾光支架10上，按照面對(duì)攝像機(jī)1的方向減光鏡片7、濾光鏡片8先后同軸排放，第二減光及濾光系統(tǒng)包括減光鏡片19、濾光鏡片20，第一減光及濾光系統(tǒng)中各組件的排放方式和功能與第一減光及濾光系統(tǒng)的相同；所述的第一反射鏡系統(tǒng)包括第一二級(jí)反射鏡5、第一二級(jí)反射鏡支架4、第一一級(jí)反射鏡6，第一二級(jí)反射鏡支架4一端與第一二級(jí)反射鏡5連接、另一端與減光及濾光支架10連接，第一一級(jí)反射鏡6與反射鏡系統(tǒng)支架11連接，第一一級(jí)反射鏡6、第一二級(jí)反射鏡4的反射角度固定不變，第一一級(jí)反射鏡6與水平方向成62度角，主要采集焊槍12槍尖附近的圖像信息，第一二級(jí)反射鏡4與水平方向成45度角，主要是將第一一級(jí)反射鏡6采集到的圖像反射到攝像機(jī)1，第一二級(jí)反射鏡支架4與減光及濾光支架10連接，使得第一二級(jí)反射鏡5和第一減光和濾光系統(tǒng)的相對(duì)位置固定不變，同時(shí)它們與第一汽缸3連接，在第一汽缸3的驅(qū)動(dòng)下減光和濾光支架10在安裝支架上滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)減光及濾光系統(tǒng)的自動(dòng)加載和移除。第二反射鏡系統(tǒng)包括第二二級(jí)反射鏡17、第二二級(jí)反射鏡支架14、第二一級(jí)反射鏡18，第二反射鏡系統(tǒng)中各個(gè)組件的排放方式和功能與第一反射鏡系統(tǒng)的相同。
本實(shí)施例焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器與焊槍都固定在焊接機(jī)器人的末關(guān)節(jié)上，在進(jìn)行具體的焊接工作時(shí)，該焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器的標(biāo)定過(guò)程如下
(1)在起弧焊接前，首先機(jī)器人要通過(guò)上述傳感器找到焊接的起始位置，這時(shí)通過(guò)汽缸將減光及濾光系統(tǒng)和第二級(jí)反射鏡移開(kāi)，攝像機(jī)直接采集到整個(gè)工作臺(tái)的圖像信息，此時(shí)攝像機(jī)的工作焦距值應(yīng)定為3.5mm；(2)通過(guò)計(jì)算機(jī)發(fā)送串口指令使攝像機(jī)的焦距值變?yōu)?.5mm，同時(shí)將焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器移動(dòng)到事先定好的標(biāo)定位置上，采集外部標(biāo)定板的圖像并計(jì)算單位棋盤(pán)格的像素個(gè)數(shù)，當(dāng)焦距值變化準(zhǔn)確時(shí)，每個(gè)單位棋盤(pán)格內(nèi)應(yīng)該有40個(gè)像素點(diǎn)，如果單位棋盤(pán)格的像素個(gè)數(shù)不為40時(shí)，說(shuō)明攝像機(jī)的焦距變化不準(zhǔn)確，還需要調(diào)整，這時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)發(fā)送的串口指令向上或向下變化攝像機(jī)的焦距值。變化焦距和采集標(biāo)定板的圖像同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)滿足條件時(shí)就停止變化；(3)在焦距調(diào)整完成后，將攝像機(jī)在該焦距處的內(nèi)外參數(shù)和手眼標(biāo)定參數(shù)從計(jì)算機(jī)中調(diào)出，從而完成對(duì)攝像機(jī)在焊接起始位置導(dǎo)引時(shí)的標(biāo)定工作；(4)將焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器移動(dòng)到步驟(1)中所述的位置，進(jìn)行焊接起始位置的導(dǎo)引工作，通過(guò)兩個(gè)攝像機(jī)采集到的圖像計(jì)算出焊接起始位置的坐標(biāo)值并記錄下來(lái)；(5)將焊接機(jī)器人多功能雙目傳感器移動(dòng)到步驟(2)中縮述的位置上，重新變化攝像機(jī)的焦距值以完成后續(xù)焊縫跟蹤及熔透控制等工作。將焊縫跟蹤時(shí)的攝像機(jī)焦距值設(shè)定為24mm，焦距的變化和攝像機(jī)的標(biāo)定方法和步驟(2)中所述方法相同；(6)將焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器移動(dòng)到步驟(4)中計(jì)算出的焊接初始點(diǎn)的坐標(biāo)位置，通過(guò)汽缸將減光及濾光系統(tǒng)和第二級(jí)反射鏡加載到攝像機(jī)的正下方，進(jìn)行焊接狀態(tài)下的焊縫跟蹤和焊接熔池的質(zhì)量控制工作。
本發(fā)明方法中的各個(gè)步驟都在主控計(jì)算機(jī)中用編程的方法實(shí)現(xiàn)，不需要人的干預(yù)，通過(guò)攝像機(jī)焦距的變化，可以使攝像機(jī)完成不同的焊接工作而不需要更換鏡頭或調(diào)整攝像機(jī)的角度。本發(fā)明可以同時(shí)滿足焊接起始位置的導(dǎo)引、焊縫跟蹤及焊接過(guò)程中質(zhì)量控制等工作要求，自動(dòng)化程度、精度較高，效果良好。
權(quán)利要求
1.一種焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器，包括攝像機(jī)、減光及濾光系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、安裝支架，其特征在于，還包括反射鏡系統(tǒng)，攝像機(jī)、氣動(dòng)系統(tǒng)、減光及濾光系統(tǒng)、反射鏡系統(tǒng)都固定在安裝支架上，攝像機(jī)、氣動(dòng)系統(tǒng)、減光及濾光系統(tǒng)、反射鏡系統(tǒng)按從上到下的順序垂直排放在焊槍的一側(cè)，攝像機(jī)與減光及濾光系統(tǒng)同軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器，其特征是，所述的安裝支架包括攝像機(jī)支架、減光及濾光支架、反射鏡系統(tǒng)支架，氣動(dòng)系統(tǒng)包括滑桿、氣缸，反射鏡系統(tǒng)包括一級(jí)反射鏡、二級(jí)反射鏡、二級(jí)反射鏡支架，減光及濾光支架同時(shí)與攝像機(jī)支架、反射鏡系統(tǒng)支架、二級(jí)反射鏡支架的一端及滑桿的一端連接，二級(jí)反射鏡支架的另一端與二級(jí)反射鏡連接，滑桿的另一端與氣缸連接，一級(jí)反射鏡與反射鏡系統(tǒng)支架連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器，其特征是，所述的一級(jí)、二級(jí)反射鏡，其反射角度固定不變。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器，其特征是，所述的一級(jí)反射鏡與水平方向成62度角，二級(jí)反射鏡與水平方向成45度角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器，其特征是，所述的攝像機(jī)安裝在攝像機(jī)支架上，其串口通訊端口和計(jì)算機(jī)的串口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器，其特征是，所述的攝像機(jī)是自動(dòng)變焦、自動(dòng)聚焦的一體化攝像機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器，其特征是，所述的減光及濾光系統(tǒng)包括減光鏡片、濾光鏡片，濾光鏡片安裝在減光及濾光支架上，按照面對(duì)攝像機(jī)的方向減光鏡片、濾光鏡片先后同軸排放。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器，其特征是，所述的焊槍和該傳感器固定在焊接機(jī)器人的末關(guān)節(jié)上。
9.一種如權(quán)利要求1所述的焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器的標(biāo)定方法，其特征在于，首先設(shè)定一個(gè)標(biāo)定位置，在每次進(jìn)行對(duì)攝像機(jī)焦距的調(diào)整時(shí)都將焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器運(yùn)動(dòng)到這個(gè)位置上，在此位置上攝像機(jī)對(duì)標(biāo)定板進(jìn)行圖像采集，通過(guò)計(jì)算采集到圖像中單位棋盤(pán)格的像素個(gè)數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)焦距的反饋控制，攝像機(jī)通過(guò)串行通訊端口和計(jì)算機(jī)連接，通過(guò)計(jì)算機(jī)發(fā)送的串行指令，使攝像機(jī)能夠自動(dòng)的變化到需要的焦距值，在攝像機(jī)焦距進(jìn)行調(diào)整后，將事先計(jì)算好的此焦距的標(biāo)定參數(shù)從計(jì)算機(jī)中調(diào)出，實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)各個(gè)內(nèi)外參數(shù)的標(biāo)定。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器的標(biāo)定方法，其特征是，具體包括如下步驟(1)在焊接開(kāi)始之前，將焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器移動(dòng)到距離工作臺(tái)較遠(yuǎn)的位置，通過(guò)汽缸將減光及濾光裝置和第二級(jí)反射鏡移開(kāi)，使攝像機(jī)直接采集到整個(gè)工作臺(tái)的圖像信息；(2)將焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器移動(dòng)到事先設(shè)定好的標(biāo)定位置上，通過(guò)外部標(biāo)定板的反饋控制改變攝像機(jī)的焦距，使其調(diào)整到滿足焊接起始點(diǎn)導(dǎo)引工作的焦距，同時(shí)計(jì)算機(jī)將此焦距下的攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)調(diào)出，對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定；(3)將焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器移動(dòng)到步驟(1)中所述的位置，進(jìn)行圖像采集及初始焊位的導(dǎo)引工作，通過(guò)視覺(jué)計(jì)算得出焊接的初始點(diǎn)坐標(biāo)位置并記錄下來(lái)；(4)將焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器移動(dòng)到步驟(2)中所述的位置上，重新變化攝像機(jī)的焦距，使其調(diào)整到滿足焊縫跟蹤工作的焦距，同時(shí)計(jì)算機(jī)將此焦距下的攝像機(jī)內(nèi)外部參數(shù)調(diào)出，重新對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定；(5)將焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器移動(dòng)到步驟(3)中計(jì)算出的焊接初始點(diǎn)的坐標(biāo)位置，通過(guò)汽缸將減光及濾光系統(tǒng)和第二級(jí)反射鏡加載到攝像機(jī)的正下方，進(jìn)行焊接狀態(tài)下的焊縫跟蹤和焊接熔池的質(zhì)量控制工作。
全文摘要
一種焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器及其標(biāo)定方法，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的傳感器包括攝像機(jī)、減光及濾光系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、反射鏡系統(tǒng)、安裝支架，攝像機(jī)、氣動(dòng)系統(tǒng)、減光及濾光系統(tǒng)、反射鏡系統(tǒng)都固定在安裝支架上，攝像機(jī)、氣動(dòng)系統(tǒng)、減光及濾光系統(tǒng)、反射鏡系統(tǒng)按從上到下的順序垂直排放在焊槍的一側(cè)，攝像機(jī)與減光及濾光系統(tǒng)同軸。本發(fā)明還提供了上述焊接機(jī)器人多功能雙目視覺(jué)傳感器的標(biāo)定方法。本發(fā)明可以同時(shí)滿足焊接起始位置的導(dǎo)引、焊縫跟蹤及焊接過(guò)程中質(zhì)量控制等工作要求，自動(dòng)化程度、精度較高，效果良好。
文檔編號(hào)B23K9/32GK101015917SQ200710037890
公開(kāi)日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月8日
發(fā)明者孔萌, 石繁槐, 林濤, 蘇沖崗, 陳善本 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)