[发明专利]用于焊接机器视觉的飞行时间相机

说明书

一种机器视觉辅助的焊接系统包括焊接设备；可操作用于产生焊接场景的三维深度图的飞行时间(ToF)相机；可操作用于从所述3D深度图提取焊接信息的数字图像处理电路系统；以及可操作用于基于所述提取的焊接信息控制所述焊接设备的功能的电路系统。所述焊接设备可以包括，例如，在焊接操作期间形成电弧的电弧焊接设备，以及所述ToF相机的光源，该光源可以发光，所述光的光谱包括以第一波长为中心的峰，其中选择所述第一波长，以使得所述峰的功率至少为比所述第一波长的源于所述电弧的光的功率高的阈值量。

本申请是申请日为2016年6月2日、国际申请号为PCT/US2016/035473、国家申请号为201680035976.X、发明名称为“用于焊接机器视觉的飞行时间相机”的发明专利申请的分案申请。

背景技术

焊接操作员和配备有传统光学相机的焊接机器人在恶劣的电弧焊接环境下存在视觉模糊的情况。焊接电弧与周围环境的强烈光强对比度使得难于以良好的清晰度看到焊缝、在焊缝内的电极放置、焊炬和行程角度、液体熔池的形状和位置，以及完工焊缝的大小和位置。某些焊丝、气体和焊接工艺的过多烟和飞溅物使该问题更加严重。

激光扫描器克服了电弧亮度和烟阻塞，但却苦于高成本和有限的视野，且通常被用于焊缝寻找和跟踪应用。

发明内容

本发明提供了用于焊接机器视觉的飞行时间相机的方法和系统，其基本上如附图中的至少一个所示和/或如结合附图中的至少一个所述。

附图简要说明

图1A示出利用飞行时间(ToF)成像对制作工作间场景的监控。

图1B示出使用飞行时间相机的深度测量。

图2示出ToF相机的示例实施方案。

图3A示出使用一个或多个ToF相机对手动焊接场景的监控。

图3B示出使用一个或多个ToF相机对机器人焊接场景的监控。

图4为示出使用ToF相机来监控和管理焊接工件变形的示例过程的流程图。

图5示出使用由监控制作间的一个或多个ToF相机收集的空间数据进行的焊接排序控制。

图6示出使用ToF相机以用于适应性多道焊接。

图7示出在ToF相机和非ToF相机之间的光学组件的共享。

具体实施方式

图1A示出了利用飞行时间(ToF)成像对制作工作间场景(包括焊接和焊接前和焊接后活动，以及其他非焊接制作活动，诸如切割、加热、硬焊、感应加热、软焊等)的监控。示出了从各种距离和角度监控焊接场景的多个ToF相机102a至102d。ToF相机102a至102d产生3D空间数据(例如，“点云”)并经有线和/或无线网络将该数据传送至数字信号处理电路系统106。焊接系统包括焊接设备，焊接设备可以包括例如，焊接电源、焊丝送丝器、焊接气体流量调节器、焊炬、用于定位待焊接的工件的焊接夹具、自动化焊接机器人、焊接可穿戴物(例如，电子头戴件、腕带、包等)、用于监控焊接过程的计算机工作站、计算机系统，该计算机系统除了存储例如焊接工艺规程、CAD图形/数据、工作订单、关于焊接操作员的信息等之外还用于存储/记录源于ToF相机102a至102d的焊接数据。