現(xiàn)有的焊縫跟蹤傳感器中,結(jié)構(gòu)光傳感器通過視覺傳感方式,使焊接機(jī)器人獲得焊縫形態(tài)、軌跡及高度等信息,能夠自主進(jìn)行焊接行為,提高了焊接機(jī)器人的智能化程度,保證自動(dòng)化焊接的質(zhì)量。與其他類型的結(jié)構(gòu)光傳感器相比,多線激光傳感器可以在一幀圖像內(nèi)識(shí)別多個(gè)焊縫特征點(diǎn),識(shí)別曲線焊縫不受機(jī)器人運(yùn)動(dòng)誤差影響。

為了解決單線激光傳感器存在的超前誤差問題,實(shí)現(xiàn)曲線焊縫的識(shí)別,對(duì)多線激光傳感器焊縫軌跡識(shí)別展開研究,主要研究?jī)?nèi)容包括:首先,研究了線結(jié)構(gòu)光視覺焊縫識(shí)別技術(shù),分析多線激光傳感器的結(jié)構(gòu)與器件,計(jì)算了不同布置方案下結(jié)構(gòu)光傳感器的坐標(biāo),最終確定并制作了多線激光傳感器。隨后圍繞多線激光傳感器搭建了焊縫識(shí)別跟蹤系統(tǒng),依靠三軸機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)使焊槍和傳感器沿焊縫移動(dòng),焊接系統(tǒng)可以進(jìn)行熔化極氣體保護(hù)焊,圖像采集與處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集圖像到PC并處理,機(jī)器人又依據(jù)處理出的焊縫偏差信息調(diào)整位置。

其次,建立了多線激光傳感器數(shù)學(xué)模型,并對(duì)攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)和傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定。由于攝像機(jī)鏡頭使圖像中存在桶形畸變,使圖像中的物體位置和形狀出現(xiàn)誤差,需要攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)校正鏡頭畸變,還原物體原本的狀態(tài)。焊縫識(shí)別過程中多線激光傳感器的攝像機(jī)與被攝物體間成一個(gè)夾角,導(dǎo)致圖像中每個(gè)像素值對(duì)應(yīng)的物理距離都不同,給焊縫軌跡和焊縫偏差的計(jì)算帶來(lái)很大困難,使用標(biāo)定得到的傳感器參數(shù),校正透視畸變,方便后續(xù)圖像處理。

然后,分析了多線激光V型焊縫圖像的特點(diǎn),提出一種基于前一幀圖像特征點(diǎn)位置的動(dòng)態(tài)不規(guī)則ROI提取方法,減少了需要處理的圖像區(qū)域和處理時(shí)間,并將噪聲降到最低;對(duì)焊縫圖像通過開操作去飛濺,一維LOG濾波銳化激光線,閾值分割激光線與背景,孤點(diǎn)濾波去除殘留噪聲,二次迭代提取中心線等處理,最終得到焊縫特征點(diǎn)并擬合焊縫軌跡。了解更多驍銳科技

最后,建立焊縫橫向偏差和高度偏差識(shí)別模型;基于Visual C++6.0編寫多線激光焊縫識(shí)別程序,采用多線程結(jié)構(gòu)并行處理多條激光線的ROI圖像,減少了焊縫圖像處理時(shí)間,最終處理一幅分辨率768×576的焊縫圖像的時(shí)間在30ms以內(nèi),滿足焊縫跟蹤實(shí)時(shí)性要求。進(jìn)行了焊縫走向及高度識(shí)別實(shí)驗(yàn),對(duì)采集的圖像的處理結(jié)果顯示,多線激光傳感器焊縫走向角度識(shí)別誤差小于0.5°,焊槍高度識(shí)別誤差小于0.6mm。