專利名稱:激光視覺跟蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及檢測(cè)、機(jī)器視覺技術(shù)領(lǐng)域,具體是應(yīng)用在焊接過(guò)程焊縫自動(dòng)跟蹤中,適合目前多種焊縫類型的自動(dòng)跟蹤的激光視覺跟蹤系統(tǒng)。
背景技術(shù):
目前市場(chǎng)上很多自動(dòng)化設(shè)備都采用的是電弧跟蹤和示教再現(xiàn)式機(jī)器人,電弧跟蹤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,方便靈活,但它對(duì)不開坡口的對(duì)接焊道(埋弧焊接經(jīng)常不開坡口),是難以實(shí)現(xiàn)對(duì)中跟蹤的。而示教再現(xiàn)式跟蹤方法在焊接條件基本穩(wěn)定的情況下,能保證焊接質(zhì)量。但是,由于各種因素的影響,實(shí)際焊接條件經(jīng)常發(fā)生變化而造成焊接質(zhì)量下降甚至失敗。焊縫跟蹤的關(guān)鍵是如何檢測(cè)焊縫偏差,一直以來(lái)人們嘗試了許多檢測(cè)方法,它們?cè)趹?yīng)用中都存在一定局限性。目前激光視覺傳感,具有主動(dòng)性、非接觸、能獲取物體的三維信息、靈敏度精度高、抗電磁場(chǎng)干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是焊縫檢測(cè)的主要發(fā)展方向。為了確保焊接件的焊接質(zhì)量,盡量降低人為因素對(duì)其影響,縮短生產(chǎn)周期,勢(shì)必研究一種跟蹤精度高能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜多變的焊接條件的自動(dòng)焊接跟蹤方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種跟蹤精度高(〈0.1mm),抗干擾能力強(qiáng),并能適合于各種不同焊縫類型、不同材料的焊接跟蹤系統(tǒng),克服了目前傳感器適應(yīng)范圍小,抗干擾能力弱,對(duì)蓋面時(shí)焊縫輪廓不明顯而無(wú)法跟蹤的問(wèn)題。為了達(dá)到上述設(shè)計(jì)目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種激光視覺跟蹤系統(tǒng),主要包括工控機(jī)、X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)、焊柜、攝像機(jī)、激光二極管,所述工控機(jī)的COMl端口接入電機(jī)控制及驅(qū)動(dòng)電路,并通過(guò)電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路連接到X軸電機(jī)、Z軸電機(jī),進(jìn)而控制X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)的運(yùn)行,X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)輸出端連接焊柜,通過(guò)X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)焊柜移動(dòng),所述焊柜上接入控制器及焊機(jī)控制電路,且控制器及焊機(jī)控制電路接入工控機(jī)的COM2端口,通過(guò)工控機(jī)控制控制器及焊機(jī)控制電路進(jìn)而控制焊柜的工作;其特征在于:所述工控機(jī)上還接入激光傳感器,用于實(shí)時(shí)采集焊柜與工件的信息,并將采集到的信息傳遞到工控機(jī);所述激光傳感器為視覺傳感模塊,主要由攝像機(jī)和激光二極管組成,攝像機(jī)垂直對(duì)準(zhǔn)工件,激光器傾斜布置,且與激光器成30°角度,激光器打出的激光,照射到工件上形成一條寬度很窄的光帶,當(dāng)該光帶被工件反射或折射后,進(jìn)入攝像機(jī)成像,并將圖像傳遞到工控機(jī)處理,工控機(jī)將圖像分析處理后給焊柜及X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)發(fā)出動(dòng)作指令。優(yōu)選地,由視覺傳感模塊完成圖像實(shí)時(shí)采集,通過(guò)視覺傳感模塊的攝像機(jī)與工控機(jī)的圖像采集卡模塊將采集到的圖像送到工控機(jī)處理,得出焊槍與焊縫中心的偏差,并將該偏差通過(guò)串口發(fā)送到電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路控制X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)的動(dòng)作,從而達(dá)到糾偏的目的。優(yōu)選地,所述激光二極管出光端設(shè)有柱透鏡,攝像機(jī)端口處依次設(shè)有偏振片和濾光片,激光器打出的激光經(jīng)柱透鏡形成一光片照射到工件上形成一條寬度很窄的光帶,當(dāng)該光帶被工件反射或折射后,經(jīng)濾光片保留激光器發(fā)出的特定波長(zhǎng)的光,再經(jīng)偏振片保留特定方向的光,而濾除其它波長(zhǎng)的光和其他方向干擾的光,最后進(jìn)入攝像機(jī)成像。優(yōu)選地,所述工控機(jī)上還接入液晶顯示器及遙控盒,用于人機(jī)操作。優(yōu)選地,所述工控機(jī)主要包括圖像處理模塊、圖像識(shí)別模塊、跟蹤控制模塊,圖像處理模塊用于濾出原始圖像中干擾,計(jì)算當(dāng)前位置并與模板比較得出當(dāng)前偏差作為跟蹤控制模塊的輸入信息;圖像識(shí)別模塊用于識(shí)別跟模板有最大匹配度的焊道圖像區(qū)域;跟蹤控制模塊用于控制電機(jī)的啟停、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。更優(yōu)選地,所述工控機(jī)還包括人機(jī)界面用于設(shè)置參數(shù)、發(fā)送動(dòng)作控制信號(hào),并可以直觀地顯示各種實(shí)時(shí)參數(shù)的值。所述視覺跟蹤具體步驟為:
步驟一、系統(tǒng)初始化,包括攝像機(jī)初始化、界面初始化,線程初始化等;
步驟二、調(diào)節(jié)電機(jī)為跟蹤做準(zhǔn)備,使得當(dāng)前焊槍對(duì)準(zhǔn)焊縫的情況下設(shè)置模板,將設(shè)置的模板圖像存儲(chǔ)在指定硬盤中;具體操作為:按一下設(shè)置模板按鈕,計(jì)算機(jī)就將當(dāng)前激光傳感器所采集的圖像作為模板存在了工控機(jī)中;
步驟三、啟動(dòng)跟蹤,系統(tǒng)將以每秒25幀的速度采集圖像并對(duì)其進(jìn)行處理,并將處理后得到的控制信息發(fā)送到電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路控制X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)的動(dòng)作,在該過(guò)程中若人為調(diào)節(jié)電機(jī),應(yīng)先響應(yīng)人的控制,人為控制完了再自動(dòng)轉(zhuǎn)為跟蹤控制;
步驟四、停止跟蹤,關(guān)閉采集圖像的線程;
步驟五、退出。優(yōu)選地,所述步驟三中跟蹤的具體過(guò)程為:
1)圖像預(yù)處理:對(duì)采集圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理(主要包括圖像濾波和圖像增強(qiáng),濾波主要采用了中值濾波和形態(tài)學(xué)濾波方法,圖像增強(qiáng)這里采用的是直方圖增強(qiáng)),通過(guò)圖像預(yù)處理減少了圖像噪聲,為后面進(jìn)一步運(yùn)算做好了準(zhǔn)備;
2)模板匹配:將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的圖像與事先存儲(chǔ)在硬盤中的模板圖像逐點(diǎn)比較得出當(dāng)前最佳匹配位置,用該位置坐標(biāo)減去模板位置坐標(biāo)即得當(dāng)前偏差,此偏差為當(dāng)前傳感器所在位置的偏差,而非焊槍下偏差;
3)存儲(chǔ)、處理偏差:通過(guò)將焊接速度取回,計(jì)算出激光傳感器與焊槍之間的時(shí)間差t,將每次計(jì)算出的偏差存儲(chǔ)在定義好的數(shù)組中,輸出給電機(jī)控制模塊的偏差并不是本次計(jì)算的偏差而是取如面某次的偏差,從而消除了上述的時(shí)間差問(wèn)題;
4)輸出偏差:將處理后的偏差輸出到電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路;
5)電機(jī)控制:電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)接收到的偏差控制X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)的動(dòng)作;實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程。本發(fā)明所述的激光視覺跟蹤系統(tǒng)的有益效果是,能同時(shí)跟蹤水平方向和垂直方向,且跟蹤精度都小于0.1mm,該系統(tǒng)適應(yīng)各種焊縫類型的跟蹤;適應(yīng)范圍廣,抗干擾能力強(qiáng)。本發(fā)明將小車的速度取回并參與算法中,消除了傳感器與焊槍不在同一水平線帶來(lái)的超前誤差,實(shí)現(xiàn)了真正的實(shí)時(shí)跟蹤。蓋面時(shí)由于焊縫輪廓不明顯,很多現(xiàn)有跟蹤設(shè)備都無(wú)法對(duì)其進(jìn)行精確跟蹤。本發(fā)明提出了在打底填充時(shí),焊接中采用現(xiàn)有算法跟蹤的同時(shí)記錄本次焊接焊槍的位置數(shù)據(jù),蓋面時(shí)焊縫若不明顯無(wú)法準(zhǔn)確跟蹤的情況下,選擇上次記錄的焊槍位置數(shù)據(jù)作為示教跟
足示O本發(fā)明采用加裝濾光片和偏振片組合的CCD采集圖像,硬件上最大限度的濾出了干擾。傳統(tǒng)的跟蹤方法只利用焊縫某一水平線上的點(diǎn)去計(jì)算焊縫中心,而本發(fā)明使用戶選擇的感興趣區(qū)域內(nèi)每一點(diǎn)都參與了運(yùn)算,有利于提高跟蹤的可靠性。通過(guò)采集焊縫圖像與焊接前設(shè)置的模板進(jìn)行匹配,將焊槍調(diào)節(jié)到焊接前設(shè)置的位置上,保證焊槍與焊縫的相對(duì)位置不變,使焊槍始終對(duì)中焊縫。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述的激光視覺跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述的激光視覺跟蹤系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 圖3是本發(fā)明實(shí)施例所述的激光視覺跟蹤系統(tǒng)的原理 圖4是本發(fā)明實(shí)施例所述的激光視覺跟蹤系統(tǒng)的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施方案作進(jìn)一步的詳細(xì)的描述。基于激光視覺的焊縫跟蹤系統(tǒng)如附圖1所示,主要包括工控機(jī)、X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)、焊柜、攝像機(jī)、激光二極管,所述工控機(jī)的COMl端口接入電機(jī)控制及驅(qū)動(dòng)電路,并通過(guò)電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路連接到X軸電機(jī)、Z軸電機(jī),進(jìn)而控制X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)的運(yùn)行,X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)輸出端連接焊柜,通過(guò)X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)焊柜移動(dòng),所述焊柜上接入控制器及焊機(jī)控制電路,且控制器及焊機(jī)控制電路接入工控機(jī)的COM2端口,通過(guò)工控機(jī)控制控制器及焊機(jī)控制電路進(jìn)而控制焊柜的工作;所述工控機(jī)上還接入激光傳感器,用于實(shí)時(shí)采集焊柜與工件的信息,并將采集到的信息傳遞到工控機(jī);所述激光傳感器為視覺傳感模塊用于采集圖像信息,主要由攝像機(jī)和激光二極管組成,攝像機(jī)垂直對(duì)準(zhǔn)工件,激光器傾斜布置,且與激光器成30°角度,激光器打出的激光,照射到工件上形成一條寬度很窄的光帶,當(dāng)該光帶被工件反射或折射后,進(jìn)入攝像機(jī)成像,并將圖像傳遞到工控機(jī)處理,工控機(jī)將圖像分析處理后給焊柜及X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)發(fā)出動(dòng)作指令;使用時(shí),由視覺傳感模塊(激光傳感器)完成圖像實(shí)時(shí)采集,通過(guò)視覺傳感模塊的攝像機(jī)與工控機(jī)的圖像采集卡模塊將采集到的圖像送到工控機(jī)處理,得出焊槍與焊縫中心的偏差,并將該偏差通過(guò)串口發(fā)送到電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路控制X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)的動(dòng)作,從而達(dá)到糾偏的目的。所述激光二極管出光端設(shè)有柱透鏡,攝像機(jī)端口處依次設(shè)有偏振片和濾光片,激光器打出的激光經(jīng)柱透鏡形成一光片照射到工件上形成一條寬度很窄的光帶,當(dāng)該光帶被工件反射或折射后,經(jīng)濾光片保留激光器發(fā)出的特定波長(zhǎng)的光,再經(jīng)偏振片保留特定方向的光,而濾除其它波長(zhǎng)的光和其他方向干擾的光,最后進(jìn)入攝像機(jī)成像。由于坡口各處與工件在垂直方向深度不同,故從垂直工件的方向看去,反射光成一折線,折線反映了光紋中心與焊縫坡口中心的三維位置關(guān)系。所述激光傳感器設(shè)置有冷卻除塵裝置。
本視覺系統(tǒng)中采用的激光二極管是紅光一字線激光二極管,由點(diǎn)激光二極管發(fā)光通過(guò)一柱透鏡變換成直線形的激光條紋。選用弧光干擾最小中心波長(zhǎng)650 nm的條形半導(dǎo)體激光二極管。本系統(tǒng)采用面陣型CXD工業(yè)攝像頭,主要考慮其性能穩(wěn)定,工作可靠的特點(diǎn),要求C⑶尺寸1/3〃,幀率25fps以上。采用中心波長(zhǎng)650 nm的窄帶濾光片(配合激光器光源的中心波段)和偏振片安裝在CCD攝像機(jī)的鏡頭前。在激光傳感器和焊炬之間設(shè)計(jì)安裝了一塊防飛濺擋板,擋光板可以阻擋焊接時(shí)一部分的弧光和飛濺進(jìn)入CCD攝像機(jī)的拍攝范圍,從而減少它們對(duì)采集圖像的影響。所述工控機(jī)內(nèi)安裝圖像采集卡,圖像采集卡與攝像機(jī)電連接。所述電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路安裝在工控機(jī)外面的控制盒里,與工控機(jī)串口連接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。所述控制焊炬移動(dòng)的X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)兩端裝有限位開關(guān),與電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)電連接。所述控制器及焊機(jī)控制電路主要完成送絲、行走以及焊接啟停的控制;控制器與工控機(jī)通信主要是將采集到的焊接速度、電弧電壓、電流等信息發(fā)送到工控機(jī)參與運(yùn)算并顯不O系統(tǒng)搭建好之后,必須要對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定,即確定攝像機(jī)相面各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的測(cè)量距離與實(shí)際距離之間的映射關(guān)系。所述工控機(jī)上還接入液晶顯示器及遙控盒,用于人機(jī)操作。所述工控機(jī)主要包括圖像處理模塊、圖像識(shí)別模塊、跟蹤控制模塊,圖像處理模塊主要包括圖像預(yù)處理、模板匹配、輸出偏差,用于濾出原始圖像中干擾,計(jì)算當(dāng)前位置并與模板比較得出當(dāng)前偏差作為跟蹤控制模塊的輸入信息;圖像識(shí)別模塊用于識(shí)別跟模板有最大匹配度的焊道圖像區(qū)域;跟蹤控制模塊主要包括電機(jī)控制模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊,用于控制電機(jī)的啟停、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向;所述工控機(jī)還包括人機(jī)界面主要包括跟蹤控制、當(dāng)前采集圖像顯示、跟蹤信息顯示、焊接參數(shù)顯示,為了使整個(gè)系統(tǒng)可以方便快捷地設(shè)置參數(shù)、發(fā)送各種動(dòng)作的控制信號(hào),并可以直觀地顯示各種實(shí)時(shí)參數(shù)的值??稍O(shè)置的參數(shù)包括:匹配度、水平擴(kuò)展、垂直擴(kuò)展;實(shí)時(shí)控制可提供下列功能:鍵盤控制、左移、右移、上移、下移、設(shè)置模板、開始、停止等功能。圖4為激光視覺焊縫跟蹤系統(tǒng)的流程圖,其具體步驟為:
步驟一、系統(tǒng)初始化,包括攝像機(jī)初始化、界面初始化,線程初始化等;
步驟二、調(diào)節(jié)電機(jī)為跟蹤做準(zhǔn)備,使得當(dāng)前焊槍對(duì)準(zhǔn)焊縫的情況下設(shè)置模板,將設(shè)置的模板圖像存儲(chǔ)在指定硬盤中;具體操作為:按一下設(shè)置模板按鈕,計(jì)算機(jī)就將當(dāng)前激光傳感器所采集的圖像作為模板存在了工控機(jī)中;
步驟三、啟動(dòng)跟蹤,系統(tǒng)將以每秒25幀的速度采集圖像并對(duì)其進(jìn)行處理,并將處理后得到的控制信息發(fā)送到電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路控制X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)的動(dòng)作,在該過(guò)程中若人為調(diào)節(jié)電機(jī),應(yīng)先響應(yīng)人的控制,人為控制完了再自動(dòng)轉(zhuǎn)為跟蹤控制;
步驟四、停止跟蹤,關(guān)閉采集圖像的線程;
步驟五、退出。所述步驟三中跟蹤的具體過(guò)程為: 1)圖像預(yù)處理:對(duì)采集圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理(主要包括圖像濾波和圖像增強(qiáng),濾波主要采用了中值濾波和形態(tài)學(xué)濾波方法,圖像增強(qiáng)這里采用的是直方圖增強(qiáng);此處的中值濾波、形態(tài)學(xué)濾波、直方圖增強(qiáng)都是沿用目前已有的經(jīng)典算法),通過(guò)圖像預(yù)處理減少了圖像噪聲,為后面進(jìn)一步運(yùn)算做好了準(zhǔn)備;
2)模板匹配:將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的圖像與事先存儲(chǔ)在硬盤中的模板圖像逐點(diǎn)比較得出當(dāng)前最佳匹配位置,用該位置坐標(biāo)減去模板位置坐標(biāo)即得當(dāng)前偏差,此偏差為當(dāng)前傳感器所在位置的偏差,而非焊槍下偏差;
3)存儲(chǔ)、處理偏差:通過(guò)將焊接速度取回,計(jì)算出激光傳感器與焊槍之間的時(shí)間差t,將每次計(jì)算出的偏差存儲(chǔ)在定義好的數(shù)組中,該數(shù)組大小與時(shí)間差t和圖像處理時(shí)間(指從圖像采集到輸出偏差的時(shí)間)有關(guān),數(shù)組大小與時(shí)間差t除以圖像處理時(shí)間的商成正比;輸出給電機(jī)控制模塊的偏差并不是本次計(jì)算的偏差而是取前面某次的偏差,從而消除了上述的時(shí)間差問(wèn)題;
4)輸出偏差:將處理后的偏差輸出到電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路;
5)電機(jī)控制:電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)接收到的偏差控制X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)的動(dòng)作;實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程。本具體實(shí)施方式
只作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例,并不能對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限定,具體各項(xiàng)權(quán)利保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種激光視覺跟蹤系統(tǒng),主要包括工控機(jī)、X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)、焊柜、攝像機(jī)、激光二極管,所述工控機(jī)的COMl端口接入電機(jī)控制及驅(qū)動(dòng)電路,并通過(guò)電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路連接到X軸電機(jī)、Z軸電機(jī),進(jìn)而控制X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)的運(yùn)行,X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)輸出端連接焊柜,通過(guò)X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)焊柜移動(dòng),所述焊柜上接入控制器及焊機(jī)控制電路,且控制器及焊機(jī)控制電路接入工控機(jī)的COM2端口,通過(guò)工控機(jī)控制控制器及焊機(jī)控制電路進(jìn)而控制焊柜的工作;其特征在于:所述工控機(jī)上還接入激光傳感器,用于實(shí)時(shí)采集焊柜與工件的信息,并將采集到的信息傳遞到工控機(jī);所述激光傳感器為視覺傳感模塊,主要由攝像機(jī)和激光二極管組成,攝像機(jī)垂直對(duì)準(zhǔn)工件,激光器傾斜布置,且與激光器成30°角度,激光器打出的激光,照射到工件上形成一條寬度很窄的光帶,當(dāng)該光帶被工件反射或折射后,進(jìn)入攝像機(jī)成像,并將圖像傳遞到工控機(jī)處理,工控機(jī)將圖像分析處理后給焊柜及X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)發(fā)出動(dòng)作指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光視覺跟蹤系統(tǒng),其特征在于:由視覺傳感模塊完成圖像實(shí)時(shí)采集,通過(guò)視覺傳感模塊的攝像機(jī)與工控機(jī)的圖像采集卡模塊將采集到的圖像送到工控機(jī)處理,得出焊槍與焊縫中心的偏差,并將該偏差通過(guò)串口發(fā)送到電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路控制X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)的動(dòng)作,從而達(dá)到糾偏的目的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光視覺跟蹤系統(tǒng),其特征在于:所述激光二極管出光端設(shè)有柱透鏡,攝像機(jī)端口處依次設(shè)有偏振片和濾光片,激光器打出的激光經(jīng)柱透鏡形成一光片照射到工件上形成一條寬度很窄的光帶,當(dāng)該光帶被工件反射或折射后,經(jīng)濾光片保留激光器發(fā)出的特定波長(zhǎng)的光,再經(jīng)偏振片保留特定方向的光,而濾除其它波長(zhǎng)的光和其他方向干擾的光,最后進(jìn)入攝像機(jī)成像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光視覺跟蹤系統(tǒng),其特征在于,所述工控機(jī)上還接入液晶顯示器及遙控盒,用于人機(jī)操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光視覺跟蹤系統(tǒng),其特征在于,所述工控機(jī)主要包括圖像處理模塊、圖像識(shí)別模塊、跟蹤控制模塊,圖像處理模塊用于濾出原始圖像中干擾,計(jì)算當(dāng)前位置并與模板比較得出當(dāng)前偏差作為跟蹤控制模塊的輸入信息;圖像識(shí)別模塊用于識(shí)別跟模板有最大匹配度的焊道圖像區(qū)域;跟蹤控制模塊用于控制電機(jī)的啟停、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光視覺跟蹤系統(tǒng),其特征在于,所述工控機(jī)還包括人機(jī)界面用于設(shè)置參數(shù)、發(fā)送動(dòng)作控制信號(hào),并可以直觀地顯示各種實(shí)時(shí)參數(shù)的值。
7.根據(jù)權(quán)利要求Γ6任意一項(xiàng)所述的激光視覺跟蹤系統(tǒng),其特征在于,所述視覺跟蹤具體步驟為: 步驟一、系統(tǒng)初始化,包括攝像機(jī)初始化、界面初始化,線程初始化等; 步驟二、調(diào)節(jié)電機(jī)為跟蹤做準(zhǔn)備,使得當(dāng)前焊槍對(duì)準(zhǔn)焊縫的情況下設(shè)置模板,將設(shè)置的模板圖像存儲(chǔ)在指定硬盤中;具體操作為:按一下設(shè)置模板按鈕,計(jì)算機(jī)就將當(dāng)前激光傳感器所采集的圖像作為模板存在了工控機(jī)中; 步驟三、啟動(dòng)跟蹤,系統(tǒng)將以每秒25幀的速度采集圖像并對(duì)其進(jìn)行處理,并將處理后得到的控制信息發(fā)送到電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路控制X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)的動(dòng)作,在該過(guò)程中若手動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī),應(yīng)先響應(yīng)人的控制,手動(dòng)控制結(jié)束了再自動(dòng)轉(zhuǎn)為跟S示控制; 步驟四、停止跟蹤,關(guān)閉采集圖像的線程;步驟五、退出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光視覺跟蹤系統(tǒng),其特征在于,所述步驟三中跟蹤的具體過(guò)程為: 1)圖像預(yù)處理:對(duì)采集圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理,通過(guò)圖像預(yù)處理減少了圖像噪聲,為后面進(jìn)一步運(yùn)算做好了準(zhǔn)備; 2)模板匹配:將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的圖像與事先存儲(chǔ)在硬盤中的模板圖像逐點(diǎn)比較得出當(dāng)前最佳匹配位置,用該位置坐標(biāo)減去模板位置坐標(biāo)即得當(dāng)前偏差,此偏差為當(dāng)前傳感器所在位置的偏差,而非焊槍下偏差; 3)存儲(chǔ)、處理偏差:通過(guò)將焊接速度取回,計(jì)算出激光傳感器與焊槍之間的時(shí)間差t,將每次計(jì)算出的偏差存儲(chǔ)在定義好的數(shù)組中,輸出給電機(jī)控制模塊的偏差并不是本次計(jì)算的偏差而是取如面某次的偏差,從而消除了上述的時(shí)間差問(wèn)題; 4)輸出偏差:將處理后的偏差輸出到電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路; 5)電機(jī)控制:電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)接收到的偏差控制X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)的動(dòng)作;實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào) 節(jié)過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激光視覺跟蹤系統(tǒng),主要包括工控機(jī),所述工控機(jī)的COM1端口通過(guò)電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路連接到X軸電機(jī)、Z軸電機(jī),X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)輸出端連接焊柜,所述焊柜的控制器及焊機(jī)控制電路接入工控機(jī),所述工控機(jī)上還接入激光傳感器,用于實(shí)時(shí)采集焊柜與工件的信息,并將采集到的信息傳遞到工控機(jī);所述激光傳感器為視覺傳感模塊,主要由攝像機(jī)和激光二極管組成,攝像機(jī)垂直對(duì)準(zhǔn)工件,激光器傾斜布置,且與激光器成30°角度,激光器打出的激光,照射到工件上形成一條寬度很窄的光帶,當(dāng)該光帶被工件反射或折射后,進(jìn)入攝像機(jī)成像,并將圖像傳遞到工控機(jī)處理,工控機(jī)將圖像分析處理后給焊柜及X軸電機(jī)、Z軸電機(jī)發(fā)出動(dòng)作指令。
文檔編號(hào)B23K9/127GK103203526SQ20121001237
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者李堂權(quán), 李榮東, 陳曉莉 申請(qǐng)人:成都熊谷加世電器有限公司