專利名稱：一種激光焊接焊縫跟蹤實現(xiàn)裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及機器人制造領域中視覺測量與智能運動控制技術，具體的說是一
種激光焊接焊縫跟蹤實現(xiàn)裝置。
背景技術：
目前，在制造機器人的焊接工藝生產(chǎn)中，一般采用人工手動控制、機器人示教或離線編程的方式進行路徑規(guī)劃和運動編程，焊接過程中只是簡單的重復預先設定的動作。但在激光焊接中，由于其具有高速高精度的工藝要求，因此對激光焊接設備提出了較高的要求。 在現(xiàn)有的焊縫跟蹤實現(xiàn)方案中，一般采用機械、電磁、視覺等傳感器提供焊縫信息，由系統(tǒng)進行處理，實現(xiàn)焊槍位置控制。但是這樣的焊縫跟蹤系統(tǒng)一般是封閉的，是針對特定系統(tǒng)開發(fā)的傳感器及處理算法，缺少通用、靈活和獨立的實時焊縫跟蹤系統(tǒng)。國外已經(jīng)有部分較成熟的激光焊接焊縫跟蹤系統(tǒng)的產(chǎn)品，但比較系統(tǒng)性能，各有千秋，很難在精度上和速度上同時滿足激光焊接高速高精度的要求，并且系統(tǒng)結構龐大、構成復雜。

實用新型內容針對現(xiàn)有技術中存在的上述不足之處，本實用新型要解決的技術問題是提供一種具有精度高、定位準、適應性強的激光焊接焊縫跟蹤實現(xiàn)裝置。[0005] 為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是[0006] 本實用新型一種激光焊接焊縫跟蹤實現(xiàn)裝置包括 圖像采集及處理單元，采集激光焊接焊縫特征的圖像數(shù)據(jù)，對該圖像數(shù)據(jù)進行處理并輸出焊縫位置信息； 運動控制單元，接收上述焊縫位置信息進行分析處理，向運動軸執(zhí)行機構發(fā)送運動控制指令； 上層參數(shù)設置和控制單元，設置圖像采集和處理參數(shù)、運動控制參數(shù)，分別與圖像采集及處理單元、運動控制單元進行通訊連接。 所述圖像采集及處理單元包括激光光源、光學組件及智能相機，其中激光光源產(chǎn)生的一字線性激光通過焊接工件反射，經(jīng)光學組件由智能相機進行采集；所述激光光源波長為660nm，功率為50mw 100mw可調；所述光學組件中的濾光片能透過波長660nm的光波。 所述運動控制單元包括運動控制器、運動軸驅動器及運動軸執(zhí)行機構，其中 運動控制器以DSP為控制核心，與圖像采集及處理單元的智能相機通過CAN總線
相連，對其輸入的位置信息進行分析、計算，得到運動軸執(zhí)行機構的控制位置信息； 運動軸驅動器，接收運動控制器的控制位置信息，輸出至運動軸執(zhí)行機構，最終實
現(xiàn)的焊槍對焊縫位置的跟蹤矯正補償運動。 本實用新型通過以下方法實現(xiàn)其控制過程[0015] 開始，通過上層參數(shù)設置和控制單元設置參數(shù)； 由圖像采集和處理單元實時采集焊縫圖像，并進行圖像算法處理得到焊縫圖像數(shù)據(jù)；[0017] 將焊縫圖像數(shù)據(jù)緩存，并進行標定處理，確定當前采集圖像對應的焊槍偏移量；[0018] 運動控制單元中的運動控制器根據(jù)上述焊槍偏移量進行跟蹤軌跡的濾波、擬合以及軌跡規(guī)劃； 上述計算結果送給運動軸驅動器對運動軸執(zhí)行機構實施控制。 所述參數(shù)包括激光器光強調節(jié)參數(shù)、工件參數(shù)、圖像處理算法參數(shù)以及跟蹤軌跡計算過程的濾波、擬合控制算法參數(shù)。 所述圖像算法處理通過FPGA硬件編程和DSP軟件編程相結合來實現(xiàn)，其中通過
FPGA硬件編程實現(xiàn)圖像預處理過程，包括以下步驟 對采集焊縫圖像開窗，得到感興趣區(qū)域； 對感興趣區(qū)域圖像進行中值濾波得到濾波后圖像； 對濾波后圖像進行二值化圖像增強處理； 對二值化后的圖像實施膨脹和腐蝕的數(shù)學形態(tài)學處理； 對膨脹和腐蝕后的圖像進行邊緣提取； 對邊緣提取后的圖像進行中心線提取； 通過DSP軟件編程實現(xiàn)特征點提取過程，包括以下步驟 對由FPGA處理得到的中心線采用最小二乘法進行直線擬合； 通過找到最大拐點位置找到特征點，實現(xiàn)特征點提取。 所述確定當前采集圖像對應的焊槍偏移量包括以下步驟 將光平面按密度等間隔劃分為矩形網(wǎng)格，各個網(wǎng)格頂點即為事先標定的特征點；[0033] 在像平面中有與光平面相應的網(wǎng)格，通過位置控制進行網(wǎng)格各點的實際測量，獲取像平面中不規(guī)則網(wǎng)格頂點的圖像坐標(u， v)所對應的光平面物理坐標(xw， yw， zj，得到對應的關系數(shù)據(jù)表； 對于上述圖像處理得到的焊縫特征點信息，即為像平面中的任意待標定點P(u，v)，通過上述已建立的關系表格中包圍該待標定點的小四邊形網(wǎng)格插值計算出其物理坐標，得到實際焊縫點的三維坐標P(xw， yw， zw)。 通過三維坐標(x， y， z)及相機與焊槍物理位置關系確定固定于運動軸執(zhí)行機構上的焊槍對焊縫的跟蹤位移量。 所述跟蹤軌跡的濾波、擬合并實時計算跟蹤點以及運動指令規(guī)劃功能，實現(xiàn)過程包括以下步驟 運動控制器采用定時中斷方式讀取圖像采集和處理單元的焊槍偏移量信息；[0038] 運動控制器跟蹤軌跡濾波模塊以前視距離范圍取得的焊槍偏移量信息作為濾波輸入信息，通過上位機傳輸?shù)臑V波參數(shù)(如中值或均值濾波算法及3或5次濾波參數(shù))進行算法和參數(shù)的選擇，設置2倍前視距離作為濾波窗口的長度，完成濾波計算，輸出經(jīng)過濾波之后的焊槍偏移量； 跟蹤軌跡擬合模塊以濾波模塊的輸出量作為輸入，通過上位機傳輸?shù)臄M合參數(shù)進行擬合方法(如最小二乘或三次樣條擬合)和擬合窗口大小(如參數(shù)設置或前視距離倍數(shù)設置)的選擇，完成擬合計算，并對擬合后的線段按照與采集節(jié)拍同步的時間節(jié)拍進行控制焊槍偏移量的劃分實時計算； 跟蹤軌跡規(guī)劃模塊以擬合計算后的輸出量作為輸入，通過超前偏差計算方法，計算當前焊槍需要跟蹤補償運動的矯正偏移量，并按照預定的10毫秒倍數(shù)的控制節(jié)拍進行運動指令規(guī)劃。 所述超前偏差計算方法如下 當焊槍前進距離小于等于L時，焊槍從位置"n"到位置"n+l"的矯正值為[0043] ￡ e/,a +1 =Z)《+I-|]Z)e/ ("+ l^M，",^Z );焊槍前進距離小于等于L ;其
中 M為前視距離L長度焊槍前進節(jié)拍數(shù)，即焊槍開始實時跟蹤前的處理圖像數(shù)； n為當前計算超前偏差值時的焊槍前進控制節(jié)拍的前一節(jié)拍數(shù)； p為當前位置之前的某一節(jié)拍； Distn+1為當前位置焊槍偏離初始位置的距離； Deltap為當前位置之前的某一節(jié)拍水平位置相對前一節(jié)拍的矯正值； Deltan+1為當前位置相對前一節(jié)拍位置的矯正值。 焊槍到達位置"M"后矯正值計算公式為 "e/toM+ +1 = - S W (",; ^ Z); 其中 M，p含義同上； n為從初始位置開始經(jīng)過第一個前視距離長度之后開始計算的當前位置焊槍前進控制節(jié)拍的前一節(jié)拍數(shù)； Distm+n+1為當前位置焊槍偏離初始位置的距離； Deltap為當前位置之前的某一節(jié)拍水平位置相對前一節(jié)拍的矯正值；[0057] Deltam+n+1為當前位置相對前一節(jié)拍位置的矯正值。[0058] 本實用新型具有以下有益效果及優(yōu)點 1.應用本實用新型可以適應多種焊縫類型和工藝，能夠實現(xiàn)焊縫位置的高精度實時定位，具有通用性好、靈活性強和獨立性高以及精度高、定位準、適應性強等優(yōu)點。本實用新型能夠適應V形接口、搭接和等厚板、不等厚板對接等多種焊縫類型，采集激光焊縫圖像、提取焊縫特征點位置；智能相機提供網(wǎng)絡接口實現(xiàn)上位機設置相機的工作參數(shù)，提供CAN通訊接口進行圖像處理后的焊縫跟蹤位置數(shù)據(jù)傳輸；運動控制DSP具有對線性激光器的模擬功率控制接口以及對PLC的信號交互接口 ；針對一種工況完成參數(shù)設置后，系統(tǒng)可以脫離上位機獨立完成自動焊縫跟蹤。 2.本實用新型針對V形接口、搭接和等厚板、不等厚板對接等多種焊縫類型的不同工況設計了不同參數(shù)用于焊縫圖像處理模塊，并且根據(jù)智能相機與跟蹤執(zhí)行機構的固聯(lián)連接方式，開發(fā)了超前偏差焊縫跟蹤控制算法，以適應多種焊接類型工況的焊縫跟蹤要求。

圖1為本實用新型激光焊接焊縫跟蹤實現(xiàn)裝置的結構框5[0062] 圖2為本實用新型的實現(xiàn)方法控制流程圖； 圖3為本實用新型中智能相機的結構框圖； 圖4為本實用新型中智能相機的功能流程圖； 圖5為本實用新型中運動控制單元功能流程圖； 圖6為本實用新型中智能相機的標定功能原理圖； 圖7為本實用新型的控制柜布置示意圖； 圖8為本實用新型實施例結構示意圖； 圖9 圖15為本應用于實用新型中的圖像處理各步驟的處理效果圖(一) (七)； 圖16跟蹤機構與焊縫相對位置示意圖。
具體實施方式
本實用新型結構如圖1所示，包括 圖像采集及處理單元，采集激光焊接焊縫特征的圖像數(shù)據(jù)，對該圖像數(shù)據(jù)進行處 理并輸出焊縫位置信息； 運動控制單元，接收上述焊縫位置信息進行分析處理，向運動軸執(zhí)行機構發(fā)送運 動控制指令； 上層參數(shù)設置和控制單元，設置圖像采集和處理參數(shù)、運動控制參數(shù)，分別與圖像 采集及處理單元、運動控制單元進行通訊連接。 所述圖像采集及處理單元包括激光光源、光學組件及智能相機，其中激光光源產(chǎn)
生的一字線性激光通過焊接工件反射，經(jīng)光學組件由智能相機進行采集。 所述運動控制單元包括運動控制器、運動軸驅動器及運動軸執(zhí)行機構，其中 運動控制器以DSP為控制核心，與圖像采集及處理單元的智能相機通過CAN總線
相連，對其輸入的位置信息進行分析、計算，得到運動軸執(zhí)行機構的控制位置信息； 運動軸驅動器，接收運動控制器的控制位置信息，輸出給運動軸執(zhí)行機構，從而完
成本實用新型所要最終實現(xiàn)的焊槍對焊縫位置的跟蹤矯正補償運動。 如圖8所示，系統(tǒng)中的智能相機3與跟蹤執(zhí)行機構10固聯(lián)，焊接焊槍9與執(zhí)行機 構10固聯(lián)。圖像采集及處理單元4內封裝了半導體一字線性激光器1、濾光片2以及智能 相機3。外罩頂部第1開孔6，用于引出激光器和智能相機的電源線、激光器功率模擬控制信 號線和智能相機現(xiàn)場總線CAN和以太網(wǎng)LAN的通訊線，第1、2開孔7、8作為圖像采集和處 理單元4氣冷系統(tǒng)的出、入氣口。整體機殼與焊槍9剛性連接，安裝距離通過安裝孔精確保 證，并整體連接于執(zhí)行機構10上，執(zhí)行機構10能夠垂直于焊縫方向運動從而實現(xiàn)焊槍9相 對于焊縫位置的調整，在本實施例中將什么方向？規(guī)定為Y方向。執(zhí)行機構10通過支架11 整體固定于焊接設備上。如圖7所示，運動控制單元以及上層參數(shù)設置和控制單元集成安 裝于控制柜中，其中運動控制單元中的運動軸驅動器即伺服驅動器安裝在控制柜下方，運 動控制器DSP2812和采用Windows系統(tǒng)的工業(yè)控制計算機即上層參數(shù)設置和控制單元分別 安裝于控制柜的上方，預留接口連接圖像采集及處理單元4中智能相機電纜、外部PLC(用 于與其它系統(tǒng)相連實現(xiàn)外部控制)和系統(tǒng)供電等，控制柜操作面板安裝有顯示器和各種指 示燈、按鈕和急停開關。[0080] 半導體一字線性激光器1發(fā)出的激光束產(chǎn)生結構光平面，照射到焊接工件表面， 形成焊縫5的特征激光條紋，激光器焦距為110mm，焦點位置線寬為0. 044mm，功率為50 100mw，波長為660nm。濾光片2，能透過波長660nm的光波。智能相機3采集由激光器1形 成的激光條紋圖像。 激光焊接焊縫跟蹤系統(tǒng)總工作流程如圖2所示，包括以下步驟 開始，通過上層參數(shù)設置和控制單元設置參數(shù)； 由圖像采集及處理單元實時采集焊縫圖像，并進行圖像算法處理得到焊縫圖像數(shù) 據(jù)； 將焊縫圖像數(shù)據(jù)緩存，并進行標定處理，確定當前采集圖像對應的焊槍偏移量； 運動控制單元中的運動控制器根據(jù)上述焊槍偏移量進行跟蹤軌跡的濾波、擬合并 實時計算跟蹤點以及運動指令規(guī)劃； 上述計算結果送給運動軸驅動器對運動軸執(zhí)行機構實施控制。 首先，通過上層參數(shù)設置和控制單元設置參數(shù)，包括1)激光器光強調節(jié)參數(shù)，通 過串口傳輸給下位機DSP2812，在通過其模擬控制接口對激光器光強進行控制；2)V字接 口、對接、搭接等接口形式的選擇和等厚板、不等厚板焊接工藝參數(shù)的選擇，以及開窗大小、 濾波等算法的相關參數(shù)，通過LAN網(wǎng)絡接口傳輸給智能相機；3)設定跟蹤系統(tǒng)跟蹤軌跡濾 波、擬合參數(shù)，通過串口傳輸給DSP2812運動控制單元。 然后，由圖像采集及處理單元實時采集焊縫圖像，并進行圖像算法處理得到焊縫 圖像數(shù)據(jù)；將焊縫圖像數(shù)據(jù)緩存，并進行標定處理，確定當前采集圖像對應的焊槍偏移量， 具體過程如下 圖像采集及處理單元實時采集并進行焊縫圖像處理功能由智能相機完成，智能相 機的組成結構如圖3所示，工作過程如圖4所示，現(xiàn)具體描述如下相機的光學傳感器按照 一定的節(jié)拍進行圖像采集，節(jié)拍控制、曝光時間和開窗大小等相關參數(shù)由上位機通過局域 網(wǎng)LAN接口完成預先設定，F(xiàn)PGA讀取采集存儲于"幀緩存"中的原始圖像，并進行FPGA硬 件實現(xiàn)的圖像處理功能，包括開窗、濾波、二值化、膨脹與腐蝕、邊緣提取以及焊縫中心線提 取，圖像處理效果見圖9 15，其中圖9為帶有開窗標識的原始焊縫圖像，圖10為開窗后 的感興趣區(qū)域圖像，圖11為濾波處理后的圖像，圖12為二值化處理后的圖像，圖13為膨脹 與腐蝕處理后的圖像，圖14為邊緣提取處理后的圖像，圖15為中心線提取處理后的圖像。 提取的焊縫中心線圖像數(shù)據(jù)存儲到"圖像緩存"中，相機中的DSP將焊縫中心線圖像數(shù)據(jù)從 "圖像緩存"中取出并存儲于與其相關聯(lián)的"同步動態(tài)隨機存儲器"中，并對其進行焊縫位置 特征點提取處理(如圖15所示)，數(shù)據(jù)存儲于"只讀存儲器"中。同時，智能相機中的DSP 對焊縫圖像數(shù)據(jù)進行標定處理，確定當前采集圖像位置對應的焊槍相對焊縫的偏移量，最 后通過現(xiàn)場總線CAN接口將焊槍偏移量傳送給運動控制單元。 其中，標定原理圖如圖6所示，過程如下 將光平面按某個密度等間隔劃分為矩形網(wǎng)格，各個網(wǎng)格頂點即為事先標定的特征 點，在像平面中有與光平面相應的網(wǎng)格，由于鏡頭畸變，這些網(wǎng)格成不規(guī)則的四邊形；通過 進行一系列精確的實驗測量，可以獲取像平面中不規(guī)則網(wǎng)格頂點的圖像坐標(u， v)所對應 的光平面物理坐標(xw， yw， Zw)，得到對應的關系數(shù)據(jù)表；對于上述圖像處理得到的焊縫特 征點信息，即為像平面中的任意待標定點P(u， v)，可以通過上述已建立的關系表格中包圍
7該待標定點的小四邊形網(wǎng)格插值計算出其物理坐標，得到實際焊縫點的三維坐標P(、， yw， zw)。 在系統(tǒng)開始工作前，需要通過精確測量進行零點標定，即標定在規(guī)定的零點位置
執(zhí)行機構與像平面上某一點的物理對應關系。由于智能相機固聯(lián)于執(zhí)行機構和焊槍，因此
通過這種對應關系，可以將像平面上某一點位置對應到焊槍實際位置上。 接著，運動控制單元中的DSP2812運動控制器根據(jù)上述焊槍偏移量進行跟蹤軌跡
的濾波、擬合并實時計算跟蹤點以及運動指令規(guī)劃； 運動軸執(zhí)行機構實施控制的量為當前焊槍需要跟蹤補償運動的矯正偏移量，即焊
槍從一個位置前進到下一個位置在垂直于焊縫方向上需要的矯正量，而圖像處理結果體現(xiàn)
的是獲取圖像時刻固定于運動軸執(zhí)行機構上的焊槍與焊縫的相對偏移量，并不是上述需要
的運動控制矯正量，所以必須對圖像采集和處理單元所得的結果進行運動規(guī)劃。 在運動規(guī)劃之前，為了保證運動穩(wěn)定，需要先對跟蹤軌跡數(shù)據(jù)進行濾波、擬合并實
時計算跟蹤點。 DSP運動控制器采用定時中斷方式讀取圖像采集和處理單元的焊槍偏移量信息， 定時時間節(jié)拍設計為10毫秒； DSP運動控制器跟蹤軌跡濾波模塊(如圖5所示)以前視距離范圍(如圖8中，激 光條紋5與焊槍9在工件上的投影之間的垂直距離D)取得的焊槍偏移量信息作為濾波輸 入信息，通過上位機(即上層參數(shù)設置和控制單元)傳輸?shù)臑V波參數(shù)(如中值或均值濾波 算法及3或5次濾波參數(shù))進行算法和參數(shù)的選擇，設置2倍前視距離作為濾波窗口的長 度，完成濾波計算，輸出經(jīng)過濾波之后的焊槍偏移量。 跟蹤軌跡擬合模塊(如圖5所示)的輸出量作為輸入，通過上位機傳輸?shù)臄M合參 數(shù)進行擬合方法(如最小二乘或三次樣條擬合)和擬合窗口大小(如參數(shù)設置或前視距離 倍數(shù)設置)的選擇，完成擬合計算，并對擬合后的線段按照與采集節(jié)拍同步的時間節(jié)拍進 行控制焊槍偏移量的劃分實時計算。 跟蹤軌跡規(guī)劃模塊(如圖5所示)以擬合計算后的輸出量作為輸入，通過超前偏 差計算方法計算當前焊槍需要跟蹤補償運動的矯正偏移量，并按照預定的10毫秒倍數(shù)的 控制節(jié)拍進行運動指令規(guī)劃。超前偏差計算方法原理圖如圖16所示，具體過程如下 由于攝像頭位于焊槍的前方，所以焊槍對焊縫的跟蹤滯后于圖像處理過程，從攝 像頭采集第一幅圖像到焊槍開始實時跟蹤之間處理的圖像數(shù)，即前視距離范圍內采集的圖 像數(shù)，可以采用下面的公式推算，如圖16所示，為焊縫與焊槍的偏差示意圖。^ =- (1)
v力 乂 式中M為處理圖像數(shù)；L為焊槍與攝像頭之間距離，即前視距離；V為焊接速度；tp
為處理一幀焊縫圖像時間。 上式的意義由于焊槍要到達攝像頭初始位置后才開始進行實時跟蹤，即經(jīng)過前 視距離的長度L，所以首先計算出從焊槍開始行走到焊槍到達攝像頭初始位置所需時間 (L/v)，再用這一時間除以智能相機處理一幀圖像所用時間tp，即(L/(V tp))，得到焊槍開 始實時跟蹤前的處理圖像數(shù)(M)。 在實際應用中，本實用新型關心的是焊槍從一個位置前進到下一個位置在水平方向上需要的矯正量，而圖像處理結果體現(xiàn)的是獲取圖像這一時刻焊槍與焊縫的相對位置， 并不是本實用新型需要的矯正量，所以必須對圖像處理所得的結果進行調整。設位置"n" 的圖像處理結果的焊槍與焊縫中心位置的距離用Distn表示，從位置"n-l"到位置"n"的 水平方向矯正值用Deltan表示。Distn和Deltan均為有符號數(shù)，定義焊縫位于焊槍右側時 的Distn和Deltan為正，位于焊槍左側時對應的Distn和Deltan為負。 由初始條件可知，當焊槍前進到攝像頭初始位置(設為位置"0")前，不進行任何 水平方向位置調整，在到達攝像頭初始位置時，焊槍正對焊縫，焊槍由位置"0"前進到位置 "l"所需的水平位置矯正值(Delta》等于之前計算所得的偏差值Dis^ ;而從位置"l"前進 到位置"2"水平方向矯正值不再是得到的圖像處理結果Dist2，對該結果必須進行矯正，矯 正公式如下 Delta2 = Dist2—Delta! (2) 焊槍從位置"2"到位置"3"的矯正值為 Delta3 = Dist2-Delta「Delta2 (3) 依此類推，從位置"n"到位置"n+l"的矯正值為歸" +1 =飽 +' -1] D氣 ("+1 s m,", k z ) (4) 上面的公式適用于焊槍前進距離小于等于L的情況。 當焊槍從位置"M"(這里位置"M"表示焊槍開始實時跟蹤前從初始位置開始的第 一個前視距離位置)前進到位置"M+1"時，情況發(fā)生變化。攝像頭在位置"M+1"處獲得的 焊縫圖像對應于焊槍(即攝像頭中心)在水平方向平移Deltai距離，即此時圖像的水平基 準為位置"l"的橫坐標，而不是此前的位置"O"的橫坐標，所以焊槍從位置"M"前進到位置 "M+1"的矯正值為 = - J] g z) (5) 即用位置"M+1"處的圖像處理結果減去焊槍從位置"1"到位置"M"在水平方向的 移動距離之和就是從位置"M"到位置"M+1"的水平方向矯正值。 同理，在焊槍到達位置"2"時得到的位置"M+2"處的焊縫圖像，并通過圖像處理算 法得到對應的DistM+2，為得到從位置"M+1"到位置"M+2"的矯正值DeltaM+2，需要從DistM+2 減去從位置"2 "到位置"M+l"焊槍在水平方向的移動距離之和，即"e/toM+2 = D/WA/+2 _ Z De/top; Z) (6) 所以焊槍到達位置"M"后的通用矯正值計算公式為"e/toA",,+, = — Z i)e/to" ("， p ; Z) (7) 上面(4) 、 (7)兩個公式適用于焊槍與焊縫存在的各種位置關系，即為上述的超前 偏差計算方法。 最后，上述運動指令通過運動控制器DSP2812的P麗信號送給運動軸驅動器對運 動軸執(zhí)行機構實施控制實現(xiàn)焊縫跟蹤運動。
權利要求一種激光焊接焊縫跟蹤實現(xiàn)裝置，其特征在于包括圖像采集及處理單元，采集激光焊接焊縫特征的圖像數(shù)據(jù)，對該圖像數(shù)據(jù)進行處理并輸出焊縫位置信息；運動控制單元，接收上述焊縫位置信息進行分析處理，向運動軸執(zhí)行機構發(fā)送運動控制指令；上層參數(shù)設置和控制單元，設置圖像采集和處理參數(shù)、運動控制參數(shù)，分別與圖像采集及處理單元、運動控制單元進行通訊連接。
2. 按權利要求1所述的激光焊接焊縫跟蹤實現(xiàn)裝置，其特征在于所述圖像采集及處 理單元包括激光光源、光學組件及智能相機，其中激光光源產(chǎn)生的一字線性激光通過焊接 工件反射，經(jīng)光學組件由智能相機進行采集。
3. 按權利要求2所述的激光焊接焊縫跟蹤實現(xiàn)裝置，其特征在于所述激光光源波長為660nm，功率為50mw 100mw可調。
4. 按權利要求2所述的激光焊接焊縫跟蹤實現(xiàn)裝置，其特征在于所述光學組件中的 濾光片能透過波長660nm的光波。
5. 按權利要求1所述的激光焊接焊縫跟蹤實現(xiàn)裝置，其特征在于所述運動控制單元 包括運動控制器、運動軸驅動器及運動軸執(zhí)行機構，其中運動控制器以DSP為控制核心，與圖像采集及處理單元的智能相機通過CAN總線相連， 對其輸入的位置信息進行分析、計算，得到運動軸執(zhí)行機構的控制位置信息；運動軸驅動器，接收運動控制器的控制位置信息，輸出至運動軸執(zhí)行機構，最終實現(xiàn)的 焊槍對焊縫位置的跟蹤矯正補償運動。
專利摘要本實用新型涉及一種激光焊接焊縫跟蹤實現(xiàn)裝置，包括圖像采集及處理單元，采集激光焊接焊縫特征的圖像數(shù)據(jù)，對該圖像數(shù)據(jù)進行處理并輸出焊縫位置信息；運動控制單元，接收上述焊縫位置信息進行分析處理，向運動軸執(zhí)行機構發(fā)送運動控制指令；上層參數(shù)設置和控制單元，設置圖像采集和處理參數(shù)、運動控制參數(shù)，分別與圖像采集及處理單元、運動控制單元進行通訊連接。本實用新型可以適應多種焊縫類型和工藝，具有通用性好、靈活性強和獨立性高以及精度高、定位準、適應性強等優(yōu)點。
文檔編號B23K26/24GK201514565SQ20092001570
公開日2010年6月23日 申請日期2009年7月22日 優(yōu)先權日2009年7月22日
發(fā)明者吳強, 姜春英, 康永軍, 柳連柱, 鄒媛媛, 郭奇 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所