一种弧焊机器人焊缝纠偏系统及方法
专利汇可以提供一种弧焊机器人焊缝纠偏系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种弧焊 机器人 焊缝 纠偏系统，用于弧焊机器人 焊接 系统，所述的弧焊机器人焊接系统包括上位机、弧焊机器人系统、安装在所述弧焊机器人系统上的视觉 传感器 ，所述视觉传感器包括相机、镜头、 激光器 、反射镜、滤镜，所述弧焊机器人系统包括焊接机器人、机器人 控制器 、 焊接电源 及焊接 外围设备 ，所述弧焊机器人系统、视觉传感器通过以太网与上位机 信号 连接，包括：通信模 块 、标定模块、 图像处理 模块、离线纠偏模块、在线纠偏模块，本发明同时具有离线纠偏和在线纠偏功能，可应对不同的焊缝类型及 工件 的纠偏任务，提高了机器人焊接的柔性、生产效益，功能完善，适用性高。，下面是一种弧焊机器人焊缝纠偏系统及方法专利的具体信息内容。
1.一种弧焊机器人焊缝纠偏系统，用于弧焊机器人焊接系统，所述的弧焊机器人焊接系统包括上位机、弧焊机器人系统、安装在所述弧焊机器人系统上的视觉传感器，所述视觉传感器包括相机、镜头、激光器、反射镜、滤镜，所述弧焊机器人系统包括焊接机器人、机器人控制器、焊接电源及焊接外围设备，所述弧焊机器人系统、视觉传感器通过以太网与上位机信号连接，其特征在于，包括：
通信模块：用于将相机采集的图像信息传输到上位机、将机器人的状态信息传输到上位机，以及，将上位机的IO控制信号、焊缝点位置信息及纠偏量信息传输到机器人控制器；
标定模块：用于完成弧焊机器人焊接系统的视觉传感器标定和手眼标定；
图像处理模块：用于通过图像滤波、图像分割、激光中心线提取、焊缝类型识别及焊缝点提取完成焊缝位置计算；
离线纠偏模块：用于将检测的焊缝点作为新的示教点，更新机器人的示教程序，完成工件的焊缝纠偏；
在线纠偏模块：用于使上位机通过检测的焊缝点位置计算机器人焊枪位置实时的纠偏量并输入机器人控制器控制机器人末端焊枪的运动，实现焊缝的实时纠偏。
2.根据权利要求1所述的弧焊机器人焊缝纠偏系统，其特征在于：所述的标定模块具体包括
视觉传感器标定模块，用于视觉传感器在多个位置下，同时采集标定板图像和激光线图像，采用交比不变性原理实现激光平面的标定：
手眼标定模块，用于视觉传感器在不同位置和姿态下采集标定板图像，同时上位机记录机器人末端位置信息，通过两步法完成视觉传感器于机器人末端工具坐标系的变换关系，即手眼关系。
3.根据权利要求1所述的弧焊机器人焊缝纠偏系统，其特征在于：所述的图像处理模块具体用于：对采集的激光图像进行处理，包括图像滤波，从而消除图像中的部分噪声；图像分割，从而将激光线区域分割出来；激光中心线提取，将激光线区域骨架化并转换为连续曲线；焊缝类型识别及焊缝点提取，通过线性分割及斜率提取计算焊缝点位置。
4.根据权利要求1所述的弧焊机器人焊缝纠偏系统，其特征在于：所述的离线纠偏模块具体用于：
使传感器跟随机器人运动，在指定位置对焊缝进行检测，保存检测的焊缝点位置，将检测的焊缝点与初始焊缝示教点进行匹配，获得检测点与示教点的对应关系，将检测点发送到机器人控制器，所述机器人控制器将示教程序中示教点的位置修改为对应的检测点位置，实现机器人示教程序的跟新，完成工件的焊缝纠偏。
5.根据权利要求1所述的弧焊机器人焊缝纠偏系统，其特征在于：所述的通信模块采用以太网进行信息传输。
6.一种基于如权利要求1至5中任一项所述系统的弧焊机器人焊缝纠偏方法，其特征在于，包括步骤：
步骤1、系统初始化，视觉传感器与上位机通过通信模块建立连接，设置相机的曝光时间，检查激光器的状态，同时上位机与机器人控制器通过通信模块建立连接，将机器人状态发送给上位机，检查机器人IO状态及运行状态；
步骤2、加载系统标定信息，若视觉传感器位置变动或焊枪位置发生变换时，通过标定模块对系统进行重新标定，获得激光平面参数及相机与机器人工具坐标系的位置变换关系，标定完成后，重新加载系统标定信息；
步骤3、根据焊缝的结构特点，选择相应的焊缝纠偏模式，完成焊缝轨迹的离线或在线纠偏，所述焊缝纠偏模式包括离线纠偏模式或者在线纠偏模式；
步骤4、焊接结束，重复步骤3，完成批量工件的焊接纠偏任务。
7.根据权利要求6所述的弧焊机器人焊缝纠偏方法，其特征在于，步骤2中，所述的对系统进行重新标定的过程具体包括：
步骤21、首先对传感器与机器人焊枪工具坐标系进行标定：传感器跟随机器人运动在多个位置下对标定板进行图像采集，同时上位机记录下每个位置机器人末端的位置信息，采集完成后，提取每幅图像中标定板的位置，结合对应的机器人末端位置，采用两步法求解传感器与机器人焊枪工具坐标系的变换关系；
步骤22、对视觉传感器进行标定，即标定激光平面的参数：采集多个位置下标定板图像及对应的激光线图像，利用交比不变形提取激光线与标定板上每列标定点的交点位置，将每个位置下的交点坐标采用最小二乘法拟合激光平面方程：
ax+by+cz+1＝0
得到激光平面参数a，b，c，完成视觉传感器标定。
8.根据权利要求6所述的弧焊机器人焊缝纠偏方法，其特征在于，所述步骤21中，采集的标定板图像数量为10-20幅，使标定板图像基本覆盖图像的整个区域。
9.根据权利要求6所述的弧焊机器人焊缝纠偏方法，其特征在于，步骤3中，所述的焊缝轨迹的离线纠偏过程具体包括步骤：
步骤301、安装初始工件，机器人示教，获得工件的示教点信息，同时设定机器人视觉检测位置，使视觉检测的焊缝位置个数及分布与示教点相同；
步骤302、视觉传感器跟随机器人到达设定的检测位置，检测每个机器人位置下焊缝点的位置并输出给上位机；
步骤303、上位机将检测的焊缝点位置与初始的示教点位置信息进行匹配，获得每个示教点对应的检测的焊缝点位置；
步骤304、将检测的焊缝点信息通过通信模块传输到机器人控制器中，机器人控制器接受焊缝点信息并依次修改示教程序中对应示教点的位置；
步骤305、修改完毕后运行修改后的机器人示教程序，完成焊缝轨迹的离线纠偏；
步骤306、焊接完成后，安装新的工件，重复步骤301至305，实现批量产品的离线纠偏任务。
10.根据权利要求6所述的弧焊机器人焊缝纠偏方法，其特征在于，步骤3中，所述的焊缝轨迹的在线纠偏过程具体包括步骤：
步骤311、安装初始工件，机器人示教，获得初始工件的示教轨迹；
步骤312、运行机器人示教程序，同时视觉传感器开始检测焊缝的位置，并将焊缝的位置存储在一个队列中，新检测的焊缝点依次添加到队列的尾端；
步骤313、计算当前机器人焊枪的位置与焊缝存储队列中首端的位置关系，当首端焊缝点位置位于焊枪位置后端时，删除焊缝队列的首个位置，重新计算删除后机器人焊枪位置与首端焊缝点的位置关系；
步骤314、当队列首端焊缝点位置位于焊枪前端时，计算首端焊缝点与机器人焊枪当前位置的距离d，为保证纠偏速度一致，即每个插补周期的机器人运动量V0相同，则每个插补周期的纠偏量为：
步骤315、上位机将计算的纠偏量发送给机器人控制器，机器人控制器控制机器人的焊枪按照纠偏量进行插补运动，实时纠正焊枪的运动轨迹，完成焊缝轨迹的在线纠偏；
步骤316、焊接完成后，安装新的工件，重复步骤311至315，重复上述纠偏过程，实现批量产品的在线纠偏任务。
一种弧焊机器人焊缝纠偏系统及方法
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