[发明专利]一种基于3D视觉的铁塔塔脚参数化焊接方法及装置

权利要求书

1.一种基于3D视觉的铁塔塔脚参数化焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、向塔脚焊缝模块输入塔脚建模参数，由塔脚焊缝模块根据所述塔脚建模参数构建塔脚理想模型；

步骤2、所述塔脚焊缝模块将所述塔脚理想模型发送至视觉检测轨迹规划模块，所述视觉检测轨迹规划模块根据所述塔脚理想模型完成检测轨迹规划，分别得到焊缝序列模板数据和运动轨迹序列；

步骤3、所述焊缝序列模板数据发送至3D视觉传感器，所述运动轨迹序列发送至机器人控制执行模块，所述机器人控制执行模块根据所述运动轨迹序列通过焊接机器人控制器控制机械臂运动，所述3D视觉传感器连接于所述机械臂并由所述焊缝序列模板数据控制扫描路径；

步骤4、由所述步骤3获取焊缝表面数据发送至焊缝识别与三维重建模块，由所述焊缝识别与三维重建模块计算焊缝特征数据并发送至机器人焊接轨迹规划模块；

步骤5、所述机器人焊接轨迹规划模块根据所述焊缝特征数据生成焊接轨迹序列发送至机器人控制执行模块，所述机器人控制执行模块根据所述焊接轨迹序列通过焊接机器人控制器控制机械臂运动，所述机械臂携带焊枪完成焊缝焊接。

2.根据权利要求1所述的基于3D视觉的铁塔塔脚参数化焊接方法，其特征在于，所述步骤1中包括向所述塔脚焊缝模块输入焊接工艺参数，所述步骤5中所述塔脚焊缝模块将所述焊接工艺参数发送至所述焊接轨迹规划模块，所述机器人焊接轨迹规划模块根据所述焊缝特征数据和所述焊接工艺参数共同生成所述焊接轨迹序列。

3.根据权利要求1所述的基于3D视觉的铁塔塔脚参数化焊接方法，其特征在于，所述塔脚理想模型为由主侧板与第一侧板、第二侧板十字交叉并由底板承托所述主侧板、第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和第二侧板分别位于所述主侧板的两侧；所述塔脚建模参数包括所述主侧板、第一侧板和第二侧板各自的长、宽、高数据，所述底板的长、宽数据，所述主侧板与第一侧板、第二侧板十字交叉点在底板的位置，所述主侧板、第一侧板、第二侧板分别与底板的夹角。

4.根据权利要求1所述的基于3D视觉的铁塔塔脚参数化焊接方法，其特征在于，所述焊缝序列模板数据由以下步骤得到：建立激光通过线性运动扫描出来的光平面模型，由所述塔脚理想模型得到角焊缝双平面模型，由光平面模型与角焊缝双平面模型相交计算得到1个传感器检测焊缝模板，将整个塔脚中所有需要检测的传感器检测焊缝模板按照传感器扫描顺序进行排列得到焊缝序列模板。

5.根据权利要求1所述的基于3D视觉的铁塔塔脚参数化焊接方法，其特征在于，所述运动轨迹序列由以下步骤得到：以3D视觉传感器的照射方向为基础建立传感器视点坐标系，由所述塔脚焊缝模块获得角焊缝双平面模型，所述角焊缝双平面模型中两个平面相交得到焊缝为焊缝方向，p_i为焊缝上任一点，两个平面的法向相加得到焊缝法向对于焊缝上任意一个检测点p_iv3D视觉传感器的位姿为所有的位姿即构成运动轨迹序列。

6.一种基于3D视觉的铁塔塔脚参数化焊接装置，其特征在于，包括塔脚建模模块、塔脚焊缝模块、视觉检测轨迹模块、3D视觉传感器、焊缝识别与三维重建模块、机器人焊接轨迹规划模块、机器人控制执行模块、焊接机器人控制器、机械臂和焊枪，所述3D视觉传感器和焊枪均固定连接在所述机械臂上，所述塔脚焊缝模块分别与所述塔脚建模模块、所述视觉检测轨迹模块、所述焊缝识别与三维重建模块和所述机器人焊接轨迹规划模块连接，所述3D视觉传感器分别与所述视觉检测轨迹模块和所述焊缝识别与三维重建模块连接，所述机器人控制执行模块分别与所述视觉检测轨迹模块和所述机器人焊接轨迹规划模块连接，所述机器人控制执行模块与焊接机器人控制器连接用于控制所述机械臂的运动，所述焊接装置执行权利要求1至5中任意一项所述的基于3D视觉的铁塔塔脚参数化焊接方法。