[发明专利]一种基于图像处理的机械臂焊接系统及焊接方法

说明书

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种基于图像处理的机械臂焊接系统及焊接方法。本发明的基于图像处理的机械臂焊接系统及焊接方法，机械臂焊接系统包括若干套机械臂手眼视觉焊接系统和一套主控系统，激光器、工业相机及焊枪之间的合理组合构造双机械臂手眼视觉焊接系统，提高了焊接工作效率；并通过图像识别技术，自动计算每个工件的焊缝起始点位置和焊缝结束点位置，无需事先指定每个工件的焊缝起始点位置和焊缝结束点位置，减少了人工设置；同时，通过线激光对工件表面的焊缝进行照射，主动进行焊缝跟踪和焊接轨迹纠偏，克服了现有技术中采用基于被动视觉检测方式适应性不强的问题，特别适用于热成型工件的焊接。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种基于图像处理的机械臂焊接系统及焊接方法。

背景技术

焊接作为工业生产中的一种制造工艺及技术，在汽车、工程机械、家电设备等领域的产品制造中，是重要的一个工序环节。为了提高焊接效率并优化焊接质量，降低工人劳动强度，焊接自动化是一个必然的趋势。其中，焊缝的精确跟踪是焊接自动化的前提和关键，也是保证焊接质量的基本条件。

随着机器人技术的发展，机器人焊接系统得到了广泛应用。一般的机器人焊接系统没有焊缝视觉识别，仅适合于工件没有发生形变的焊接任务，而对于热成型工件的焊接，由于工件的热胀冷缩，每个工件的焊缝都不一致，则无能为力。随着图像处理与模式识别技术的发展，基于视觉传感器的机器人焊缝跟踪系统逐渐得到应用。利用图像技术来识别焊缝，有高灵敏性、高自动化、非接触性等特点。现有的基于图像的机器人焊接系统采用基于被动视觉成像方式，对焊缝本身进行图像识别，容易受到焊接弧光和环境光线的干扰。同时，基于主动视觉成像方式的机器人焊接系统，也需要对图像处理方法进行优化，降低运算量，提高系统实时性。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种智能化程度高、识别焊缝准备、焊接效率高的基于图像处理的机械臂焊接系统及焊接方法。

本发明采用的技术方案是：一种基于图像处理的机械臂焊接系统，包括若干套机械臂手眼视觉焊接系统和完成若干套机械臂手眼视觉焊接系统智能化控制的一套主控系统，其特征在于：所述若干套机械臂手眼视觉焊接系统均包括用于检测焊缝位置的一套手眼视觉子系统和用于完成焊接作业的一套焊接子系统，每套所述焊接子系统均包括机械臂、控制机械臂运动的机械臂控制器和安装在机械臂末端的焊枪，每套所述手眼视觉子系统均包括用于照射焊缝的线激光器和用于拍摄照射区域的工业相机，所述线激光器和工业相机均固定安装在机械臂上。

作为优选，采用两套机械臂手眼视觉焊接系统，分别为一号机械臂手眼视觉焊接系统和二号机械臂手眼视觉焊接系统，所述一套主控系统同时对一号机械臂手眼视觉焊接系统和二号机械臂手眼视觉焊接系统进行智能化控制，所述一号机械臂手眼视觉焊接系统和二号机械臂手眼视觉焊接系统工作相互独立。

进一步的，所述工业相机垂直面向工件安装，所述线激光器与工业相机光轴形成一个夹角斜对工件，所述线激光器照射工件表面焊缝，工业相机采集图像，通过线激光的形变来定位焊缝。

一种基于图像处理的机械臂焊接方法，采用机械臂焊接系统完成焊接，具体包括以下步骤：

(a)、主控系统向机械臂手眼视觉焊接系统发出焊接开始命令，机械臂手眼视觉焊接系统按照主控系统预定的初始移动方向移动到任务起始位置，此时线激光器默认照射焊缝以外的工作台上，手眼视觉子系统的图像算法不能检测到线激光形变；

(b)、机械臂手眼视觉焊接系统根据主控系统给定的初始移动方向，从任务起始位置开始移动；移动过程中，线激光器产生的线激光光带会扫过焊缝，手眼视觉子系统通过工业相机实时采集线激光的照射区域图像，根据采集到的照射区域图像识别并确定工件焊缝形变位置，即为焊缝起始点位置，同时对应的焊接子系统完成焊缝起始点位置处的焊接作业；