[发明专利]多模态复合的视觉引导焊接方法

说明书

本发明涉及视觉定位技术领域，特别涉及多模态复合的视觉引导焊接方法，在机械臂R1的末端安装视觉系统C2以及焊接系统E1，在机械臂R1的末端或外部上方安装视觉系统C1，视觉系统C2用于采集待焊接物体O的图像信息，机械臂R1用于调整焊接系统E1的位置，通过焊接系统E1对物体O进行焊接，视觉系统C1用于拍摄焊接工作区域，获取比视觉系统C2更大的视野。与现有技术相比，本发明的多模态复合的视觉引导焊接方法可以减少对于小批量多类型的工件的示教难度和工作量，减少对于大型工件的示教难度，减少机器人示教的动作及降低编程难度，利于降低操作难度和机械臂焊接的使用门槛，兼容性高，适配多种场景。

【技术领域】

本发明涉及视觉定位技术领域，特别涉及多模态复合的视觉引导焊接方法。

【背景技术】

现有技术的人工示教机器人焊接费时费力。视觉引导焊缝纠偏系统的出现，减少了大部分示教工作，但焊缝的形态多式多样，焊接需求千变万化，需要焊接的位置往往需要人的主观去选定，视觉拍摄的起点终点及多段焊缝的过渡点及起点终点仍需人工操作机械臂示教，很花费时间，焊接效率低。

【发明内容】

为了克服上述问题，本发明提出一种可有效解决上述问题的多模态复合的视觉引导焊接方法。

本发明解决上述技术问题提供的一种技术方案是：提供一种多模态复合的视觉引导焊接方法，包括如下步骤：

步骤S1，在机械臂R1的末端安装视觉系统C2以及焊接系统E1，视觉系统C2用于采集待焊接物体O的图像信息，机械臂R1用于调整焊接系统E1的位置，通过焊接系统E1对物体O进行焊接；

步骤S2，在机械臂R1的末端或外部上方安装视觉系统C1，视觉系统C1用于拍摄焊接工作区域，获取比视觉系统C2更大的视野；

步骤S3，在视觉软件上根据焊接需求依次选取标记视觉系统C1拍摄到的需要焊接的多段焊缝段落；

步骤S4，根据步骤S3中的多段焊缝段落图像，视觉软件自动生成视觉系统C2需要扫描的机械臂R1运动轨迹段落，包括焊缝要扫描的起点、终点，以及多段焊缝间的安全过渡点位；

步骤S5，执行视觉系统C2的焊缝扫描并生成实际焊缝轨迹，焊接系统E1根据实际焊缝轨迹进行焊接；

步骤S6，重复步骤S5，直到步骤S4中视觉系统C2的所有扫描路径全部执行完毕则焊接结束，每段焊缝间自动通过安全过渡点位进行过渡。

优选地，所述步骤S4中，包括如下步骤：

步骤S41，通过视觉系统C1拍摄的2d或3d图像，人工在图像中描绘出需要焊接的多段焊缝段落轨迹，得到由图像坐标组成的图像轨迹组合；

步骤S42，通过视觉系统C1相机自身的内参关系转换，将图像轨迹转换成相机坐标系轨迹；

步骤S43，通过视觉系统C1与机械臂R1的手眼关系矩阵或视觉系统C1与机械臂R1末端焊接系统E1的手眼关系矩阵将相机坐标系轨迹转换成机械臂坐标系轨迹；

步骤S44，通过视觉系统C2相机自身的内参与手眼关系矩阵将机械臂坐标系轨迹转换成视觉系统C2扫描轨迹。

优选地，所述步骤S4中，自动生成安全过渡点位的方法为：每一段的终点与下一段的起点以最短路线相连，根据视觉系统C1图像数据，在衔接轨迹上搜寻到最高的障碍坐标值，则可基于该坐标点进行抬高固定高度来作为该焊缝段的安全过渡点位。

优选地，所述所述步骤S5中，通过视觉系统C2对焊缝轨迹的扫描与定位，可得到实际焊缝轨迹。

优选地，所述步骤S2中，当视觉系统C1安装于机械臂R1的末端时，视觉系统C1位于视觉系统C2外侧。

优选地，所述步骤S5中，焊缝焊接可采用先扫后焊模式或者边扫边焊模式。