CN111375940A - 一种基于小焊缝应用激光视觉的预扫描方法和*** - Google Patents

一种基于小焊缝应用激光视觉的预扫描方法和*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于小焊缝应用激光视觉的预扫描方法和***，步骤一、扫描位置确定：启动激光视觉传感器，激光视觉传感器向下发出激光束，然后将初始点确定设定为试教开始位置St，并给***添加扫描记录指令，再控制机器人向前移动，停止时设定激光束扫描的该位置为试教结束位置En，并给***添加扫描结束指令，本发明涉及激光视觉焊缝跟踪***技术领域。该基于小焊缝应用激光视觉的预扫描方法和***，此方法是对整个焊缝进行扫描，记录整道焊缝位置而不只是两个点，无需精确试教各种轨迹，可减少劳动量，且编程简单，易于理解，也不存在因工件旋转导致修正产生偏差的问题，能精确检测各个方向偏差，大大提高了工作效率。

Description

一种基于小焊缝应用激光视觉的预扫描方法和***
技术领域
本发明涉及激光视觉焊缝跟踪***技术领域，具体为一种基于小焊缝应用激光视觉的预扫描方法和***。
背景技术
对于一些工件的切割或焊接，为满足工业自动化的需求，越来越多的生产线选择激光视觉焊缝跟踪***。对于一些长焊缝，应用焊缝跟踪***的焊缝跟踪功能，搜寻特征点，实时对TCP位置进行修正，提高了焊接合格率。由于机器人焊枪与机器人之间有一段前置距离，此位置为视觉盲区，因此对于一些短小焊缝，将无法应用激光视觉焊缝跟踪***的跟踪功能。传统解决方案为采用激光视觉焊缝跟踪***的激光寻位功能，具体方法如下：
1)移动机器人，试教寻位位置一S1；
2)移动机器人，试教寻位位置二S2；
3)移动机器人，试教焊接起点P1；
4)移动机器人，试教焊接终点P2；
5)执行程序将偏差叠加到焊接轨迹；
6)更改记录模式为检测模式，检测焊缝偏差；
7)执行程序。
传统方案是使用寻位功能，只是在焊缝上照射两个位置(点)进行记录，于短小焊缝焊接的方案中，存在以下问题：
1)程序复杂，程序编程量较大，试教点较多，且所有的点均需要精确试教；
2)采用的相对寻位功能，当工件产生旋转偏差时，测量结果将不准确；
3)寻位功能无法测量工件在焊缝方向上产生的偏差。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于小焊缝应用激光视觉的预扫描方法和***，解决了传统方案于短小焊缝焊接的方案中，存在程序复杂，程序编程量较大，试教点较多；采用的相对寻位功能，当工件产生旋转偏差时，测量结果将不准确；寻位功能无法测量工件在焊缝方向上产生的偏差的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于小焊缝应用激光视觉的预扫描方法，具体包括以下步骤：
步骤一、扫描位置确定：启动激光视觉传感器，激光视觉传感器向下发出激光束，然后将初始点确定设定为试教开始位置St，并给***添加扫描记录指令，再控制机器人向前移动，停止时设定激光束扫描的该位置为试教结束位置En，并给***添加扫描结束指令；
步骤二、扫描坐标确定：利用计算机对视觉扫描图像进行处理，依据图像将扫描区域划分坐标，添加坐标系后的图像进行储存；
步骤三、焊接位置确定：在扫描图像中设定焊缝的初始位置为试教焊接起点P1，并添加扫描修正指令，然后将焊缝的末端位置设定为试教焊接终点P2，并添加修正关闭指令；
步骤四、开始焊接：启动程序，机器人带动焊枪移动至试教焊接起点P1处，然后启动焊枪，并按照指定轨迹移动，直至焊接到试教焊接终点P2处停止，即完成焊缝的焊接。
优选的，所述步骤三中，扫描修正指令结合步骤二中的坐标系图像，将P1与P2之间的定点坐标插补给机器人，修正机器人轨迹的移动程序。
优选的，所述步骤二中的坐标系为机器人移动的参照坐标系，即机器人的初始位置为坐标系原点。
优选的，所述机器人、焊枪和激光视觉传感器均连接同一计算机，统一进行数据处理和控制。
优选的，所述步骤二中储存的视觉扫描图像为暂存状态，在焊接结束后保存一天，之后自动删除。
优选的，所述步骤三中修正后的轨迹坐标插补到移动程序内，在焊接结束后启动取消轨迹坐标，移动程序回复初始状态。
本发明还公开了一种基于小焊缝应用激光视觉的预扫描***，包括机器人、焊枪和激光视觉传感器，所述激光视觉传感器固定安装在机器人的前端，所述焊枪固定安装在机器人内部位于激光视觉传感器后侧的位置。
优选的，所述激光视觉传感器的下方设置有工件，所述工件设置有两组，且两组工件之间设置有焊缝。
(三)有益效果
本发明提供了一种基于小焊缝应用激光视觉的预扫描方法和***。与现有技术相比，具备以下有益效果：
(1)、该基于小焊缝应用激光视觉的预扫描方法和***，通过在步骤一、扫描位置确定：启动激光视觉传感器，激光视觉传感器向下发出激光束，然后将初始点确定设定为试教开始位置St，并给***添加扫描记录指令，再控制机器人向前移动，停止时设定激光束扫描的该位置为试教结束位置En，并给***添加扫描结束指令；步骤二、扫描坐标确定：利用计算机对视觉扫描图像进行处理，依据图像将扫描区域划分坐标，添加坐标系后的图像进行储存；步骤三、焊接位置确定：在扫描图像中设定焊缝的初始位置为试教焊接起点P1，并添加扫描修正指令，然后将焊缝的末端位置设定为试教焊接终点P2，并添加修正关闭指令；步骤四、开始焊接：启动程序，机器人带动焊枪移动至试教焊接起点P1处，然后启动焊枪，并按照指定轨迹移动，直至焊接到试教焊接终点P2处停止，即完成焊缝的焊接，此方法是对整个焊缝进行扫描，记录整道焊缝位置而不只是两个点，无需精确试教各种轨迹，可减少劳动量，且编程简单，易于理解，也不存在因工件旋转导致修正产生偏差的问题，能精确检测各个方向偏差，大大提高了工作效率。
(2)、该基于小焊缝应用激光视觉的预扫描方法和***，通过在步骤二中储存的视觉扫描图像为暂存状态，在焊接结束后保存一天，之后自动删除，步骤三中修正后的轨迹坐标插补到移动程序内，在焊接结束后启动取消轨迹坐标，移动程序回复初始状态，***程序具备自动删除缓存数据的功能，在一次焊接结束后清除该次的数据，可减低***储存模块的负载，使***维持良好的运行速度。
附图说明
图1为本发明的工作示意图；
图2为本发明的工作流程图；
图3为传统方案的工作示意图；
图4为传统方案的流程图。
图中，1-机器人、2-焊枪、3-激光视觉传感器、4-工件、5-焊缝。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明实施例提供一种技术方案：一种基于小焊缝应用激光视觉的预扫描方法，具体包括以下步骤：
步骤一、扫描位置确定：启动激光视觉传感器3，激光视觉传感器3向下发出激光束(图1和图3中的三角阴影即为激光束)，然后将初始点确定设定为试教开始位置St，并给***添加扫描记录指令，再控制机器人1向前移动，停止时设定激光束扫描的该位置为试教结束位置En(St与En均为激光束扫描的边界线)，并给***添加扫描结束指令；
步骤二、扫描坐标确定：利用计算机对视觉扫描图像进行处理，依据图像将扫描区域划分坐标，添加坐标系后的图像进行储存；
步骤三、焊接位置确定：在扫描图像中设定焊缝5的初始位置为试教焊接起点P1，并添加扫描修正指令，然后将焊缝5的末端位置设定为试教焊接终点P2，并添加修正关闭指令；
步骤四、开始焊接：启动程序，机器人1带动焊枪2移动至试教焊接起点P1处，然后启动焊枪2，并按照指定轨迹移动，直至焊接到试教焊接终点P2处停止，即完成焊缝5的焊接。
优选的，步骤三中，扫描修正指令结合步骤二中的坐标系图像，将P1与P2之间的定点坐标插补给机器人，修正机器人轨迹的移动程序。
优选的，步骤二中的坐标系为机器人移动的参照坐标系，即机器人的初始位置为坐标系原点。
优选的，机器人1、焊枪2和激光视觉传感器3均连接同一计算机，统一进行数据处理和控制。
优选的，步骤二中储存的视觉扫描图像为暂存状态，在焊接结束后保存一天，之后自动删除。
优选的，步骤三中修正后的轨迹坐标插补到移动程序内，在焊接结束后启动取消轨迹坐标，移动程序回复初始状态。
终上，此方法是对整个焊缝5进行扫描，记录整道焊缝5位置而不只是两个点，无需精确试教各种轨迹，可减少劳动量，且编程简单，易于理解，也不存在因工件4旋转导致修正产生偏差的问题，能精确检测各个方向偏差，大大提高了工作效率，且***程序具备自动删除缓存数据的功能，在一次焊接结束后清除该次的数据，可减低***储存模块的负载，使***维持良好的运行速度。
本发明还公开了一种基于小焊缝应用激光视觉的预扫描***，包括机器人1、焊枪2和激光视觉传感器3，激光视觉传感器3固定安装在机器人1的前端，焊枪2固定安装在机器人1内部位于激光视觉传感器3后侧的位置。
优选的，激光视觉传感器3的下方设置有工件4，工件4设置有两组，且两组工件4之间设置有焊缝5。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于小焊缝应用激光视觉的预扫描方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤一、扫描位置确定：启动激光视觉传感器(3)，激光视觉传感器(3)向下发出激光束，然后将初始点确定设定为试教开始位置St，并给***添加扫描记录指令，再控制机器人(1)向前移动，停止时设定激光束扫描的该位置为试教结束位置En，并给***添加扫描结束指令；
步骤二、扫描坐标确定：利用计算机对视觉扫描图像进行处理，依据图像将扫描区域划分坐标，添加坐标系后的图像进行储存；
步骤三、焊接位置确定：在扫描图像中设定焊缝(5)的初始位置为试教焊接起点P1，并添加扫描修正指令，然后将焊缝(5)的末端位置设定为试教焊接终点P2，并添加修正关闭指令；
步骤四、开始焊接：启动程序，机器人(1)带动焊枪(2)移动至试教焊接起点P1处，然后启动焊枪(2)，并按照指定轨迹移动，直至焊接到试教焊接终点P2处停止，即完成焊缝(5)的焊接。
2.根据权利要求1所述的一种基于小焊缝应用激光视觉的预扫描方法，其特征在于：所述步骤三中，扫描修正指令结合步骤二中的坐标系图像，将P1与P2之间的定点坐标插补给机器人，修正机器人轨迹的移动程序。
3.根据权利要求1所述的一种基于小焊缝应用激光视觉的预扫描方法，其特征在于：所述步骤二中的坐标系为机器人移动的参照坐标系，即机器人的初始位置为坐标系原点。
4.根据权利要求1所述的一种基于小焊缝应用激光视觉的预扫描方法和***，其特征在于：所述机器人(1)、焊枪(2)和激光视觉传感器(3)均连接同一计算机，统一进行数据处理和控制。
5.根据权利要求1所述的一种基于小焊缝应用激光视觉的预扫描***，其特征在于：所述步骤二中储存的视觉扫描图像为暂存状态，在焊接结束后保存一天，之后自动删除。
6.根据权利要求1所述的一种基于小焊缝应用激光视觉的预扫描方法，其特征在于：所述步骤三中修正后的轨迹坐标插补到移动程序内，在焊接结束后启动取消轨迹坐标，移动程序回复初始状态。
7.一种基于小焊缝应用激光视觉的预扫描***，包括机器人(1)、焊枪(2)和激光视觉传感器(3)，其特征在于：所述激光视觉传感器(3)固定安装在机器人(1)的前端，所述焊枪(2)固定安装在机器人(1)内部位于激光视觉传感器(3)后侧的位置。
8.根据权利要求7所述的一种基于小焊缝应用激光视觉的预扫描***，其特征在于：所述激光视觉传感器(3)的下方设置有工件(4)，所述工件(4)设置有两组，且两组工件(4)之间设置有焊缝(5)。
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