一种基于单双目视觉的机器人自动焊接系统技术方案

本实用新型专利技术涉及机器人智能制造技术领域，提出一种基于单双目视觉的机器人自动焊接系统，包括前置视觉检测模块、运动控制模块、焊枪，其中前置视觉检测模块包括单目相机、双目相机、防飞溅挡板、图像采集卡，运动控制模块包括上位机、机器人控制器、运动轴执行机构；单目相机设置在焊枪的一侧，防飞溅挡板设置在单目相机与焊枪之间，双目相机设置在单目相机的另一侧，且单目相机和双目相机分别通过图像采集卡与上位机连接；上位机对焊缝图像进行分析处理，分别得到工件及焊缝的坐标以及运动轴执行机构的运动轨迹规划结果，并通过机器人控制器将运动轨迹规划结果相应的控制命令传送到运动轴执行机构。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单双目视觉的机器人自动焊接系统
本技术涉及机器人智能制造
，更具体地，涉及一种基于单双目视觉的机器人自动焊接系统。
技术介绍
焊接机器人的出现代表着焊接自动化历史性的进步，它取代了手工焊接和刚性自动化方式，开创了一种柔性自动化的生产方式。目前，广泛应用于工业生产的焊接机器人主要是示教再现性机器人，在焊缝轨迹比较简单的情况下，示教再现性机器人能有效提高生产效率，并且能保证焊接质量的一致性。然而对于复杂轨迹的焊缝，示教再现性机器人存在人工示教耗时长，焊接质量的稳定性要求难以保证等问题，并且对于小批量和单件的焊接生产来说，机器人示教时间占全部生产工时的比例高，影响了机器人的整体工作效率。为了解决上述问题，目前主要采用基于视觉的的自动焊接系统进行焊接加工，其中，自动焊接系统主要采用单目或双目相机进行焊缝采集，但在焊接过程中单目或双目相机容易受强光飞溅的影响，因此单目或双目相机需要安装有相应的滤波装置或保护装置，导致无法应用于正常光照下的拍摄；同时由于焊缝识别的精度要求，用于识别焊缝的相机焦距和安装位置都不适合用于寻找需要加工的工件，无法真正的实现焊接机器人自动焊接作业。
技术实现思路
本技术为克服上述现有技术所述的不能实现焊接机器人自动焊接作业的缺陷，提供一种基于单双目视觉的机器人自动焊接系统。为解决上述技术问题，本技术的技术方案如下：一种基于单双目视觉的机器人自动焊接系统，包括前置视觉检测模块、运动控制模块、焊枪，其中：前置视觉检测模块包括单目相机、双目相机、防飞溅挡板、图像采集卡；运动控制模块包括上位机、机器人控制器、运动轴执行机构；焊枪设置在运动轴执行机构上，上位机与机器人控制器连接，机器人控制器与运动轴执行机构连接；单目相机设置在焊枪的一侧，防飞溅挡板设置在所述单目相机与焊枪之间，双目相机设置在单目相机的另一侧，且单目相机和双目相机分别通过与图像采集卡连接将所采集的焊缝图像传送到上位机；上位机对焊缝图像进行分析处理，分别得到工件及焊缝的坐标以及运动轴执行机构的运动轨迹规划结果，并通过机器人控制器将运动轨迹规划结果对应的控制命令传送到运动轴执行机构。本技术方案中，前置视觉检测模块用于采集待识别的工件图像和焊缝图像，然后传送到运动控制模块中进行图像分析处理，其中，双目相机用于采集三维信息，从而识别得到工件的空间坐标；单目相机用于采集二维平面信息，从而识别得到焊缝位置信息；防飞溅挡板设置在单目相机与焊枪之间，用于遮挡焊接过程中产生的飞溅。运动控制模块用于对工件坐标以及焊缝位置信息进行分析处理，对焊机运动轨迹进行规划，并通过控制运动轴执行机构控制焊机的移动，其中，上位机接收前置视觉检测模块所传输的图像信息，对其进行分析得到工件坐标信息以及焊缝位置信息，以及对所述工件坐标信息和焊缝位置信息进行分析处理，对焊枪的运动轨迹进行规划，然后将得到的运动轨迹规划结果发送到机器人控制器中，机器人控制器根据所接收的运动轨迹规划结果进行分析得到相应的控制命令，实现对运动轴执行机构的控制，控制焊机对焊缝位置的跟踪矫正补偿运动，从而实现焊接机器人的自主焊接作业。优选地，单目相机包括相机安装架、单目相机镜头、滤光片、辅助光源，其中，单目相机镜头安装设置在相机安装架上，滤光片设置在单目相机镜头前方。优选地，辅助光源为445nm的蓝色光。优选地，滤光片的通过光波长为808nm。优选地，图像采集卡通过FTP作业服务器与上位机连接。优选地，上位机安装有ROS系统。与现有技术相比，本技术技术方案的有益效果是：通过双目相机和单目相机采集待焊接工件和焊缝的位置信息，然后通过运动控制模块结合图像信息控制焊接机器人的移动，从而实现焊接机器人的自主焊接作业，有效提高生产效率；运动控制模块根据实时采集的图像对焊枪的运动轨迹进行规划，有效提高焊接精度，避免人为主观因素对焊接质量稳定性造成影响。附图说明图1为实施例的基于单双目视觉的机器人自动焊接系统的结构示意图。图2为实施例的前置视觉检测模块的结构示意图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本技术的技术方案做进一步的说明。本实施例提出一种基于单双目视觉的机器人自动焊接系统，如图1所示，为本实施例的基于单双目视觉的机器人自动焊接系统的结构示意图。本实施例的基于单双目视觉的机器人自动焊接系统中，包括前置视觉检测模块1、运动控制模块2、焊枪3，其中，前置视觉检测模块1包括单目相机11、双目相机12、防飞溅挡板13、图像采集卡14，运动控制模块2包括上位机21、机器人控制器22、运动轴执行机构23。焊枪3设置在运动轴执行机构23上，上位机21与机器人控制器22连接，机器人控制器22与运动轴执行机构23连接。本实施例中，单目相机11、双目相机12分别通过与图像采集卡14连接，将其所采集的图像信息传输到上位机21中进行处理，具体地，单目相机11经图像采集卡14通过FTP与上位机21进行图像传输，双目相机12经图像采集卡14通过USB与上位机21进行图像传输，上位机21通过以太网与机器人控制器22连接，机器人控制器22与运动轴执行机构23连接。如图2所示，为本实施例的前置视觉检测模块的结构示意图。本实施例的前置视觉检测模块1中，单目相机11设置在焊枪3的一侧，防飞溅挡板13设置在单目相机11与焊枪3之间，双目相机12设置在单目相机11的另一侧。本实施例中，单目相机包括相机安装架、单目相机镜头、滤光片、辅助光源，其中，单目相机镜头安装设置在相机安装架上，滤光片设置在单目相机镜头前方。在本实施例中，滤光片用于通过808nm的光波，辅助光源为445nm的蓝色光，用于照亮单目相机11的视野。本实施例中，上位机21安装有ROS系统。在具体实施过程中，初始化设置单目相机11参数，而双目相机12自动进行初始化设置，然后单目相机11和双目相机12分别进行单目标定和双目标定；双目相机12对当前的待焊接工件进行图像采集，经图像采集卡14将所采集的图像传输到上位机21中，上位机21对所接收的图像进行双目视觉图像处理，得到待焊接工件的空间位置信息，并根据上述空间位置信息确定焊接起始点坐标，然后通过机器人控制器22获取当前焊枪3的位置坐标，上位机21根据前焊枪3的位置坐标及开始点坐标信息规划焊枪3的运动轨迹，得到轨迹规划结果，然后传送到机器人控制器22中，机器人控制器22根据所接收的轨迹规划结果生成相应的控制命令，并通过控制运动轴执行机构23将焊枪3移动到目标焊接起始点坐标。机器人控制器22实时获取焊枪3的位置信息，当确认焊枪3移动到焊接起始点时，单目相机11开始采集焊缝图像信息，经图像采集卡14将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单双目视觉的机器人自动焊接系统，其特征在于，包括前置视觉检测模块、运动控制模块、焊枪，其中：/n所述前置视觉检测模块包括单目相机、双目相机、防飞溅挡板、图像采集卡；/n所述运动控制模块包括上位机、机器人控制器、运动轴执行机构；/n所述焊枪设置在运动轴执行机构上，所述上位机与机器人控制器连接，所述机器人控制器与运动轴执行机构连接；/n所述单目相机设置在焊枪的一侧，所述防飞溅挡板设置在所述单目相机与焊枪之间，所述双目相机设置在单目相机的另一侧，且所述单目相机和双目相机分别通过与图像采集卡连接将所采集的焊缝图像传送到上位机；所述上位机对所述焊缝图像进行分析处理，分别得到工件及焊缝的坐标以及运动轴执行机构的运动轨迹规划结果，并通过机器人控制器将所述运动轨迹规划结果对应的控制命令传送到运动轴执行机构。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于单双目视觉的机器人自动焊接系统，其特征在于，包括前置视觉检测模块、运动控制模块、焊枪，其中：
所述前置视觉检测模块包括单目相机、双目相机、防飞溅挡板、图像采集卡；
所述运动控制模块包括上位机、机器人控制器、运动轴执行机构；
所述焊枪设置在运动轴执行机构上，所述上位机与机器人控制器连接，所述机器人控制器与运动轴执行机构连接；
所述单目相机设置在焊枪的一侧，所述防飞溅挡板设置在所述单目相机与焊枪之间，所述双目相机设置在单目相机的另一侧，且所述单目相机和双目相机分别通过与图像采集卡连接将所采集的焊缝图像传送到上位机；所述上位机对所述焊缝图像进行分析处理，分别得到工件及焊缝的坐标以及运动轴执行机构的运动轨迹规划结果，并通过机器人控制器将所述运动轨迹规划结果对应的控制命令传送到运动轴执行机构。

【专利技术属性】
技术研发人员：谢盛，魏昕，梁梓铭，屈海艳，林佳杰，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东;44