基于fpga的遠(yuǎn)程監(jiān)控移動(dòng)式機(jī)器人自主焊接系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于FPGA的遠(yuǎn)程監(jiān)控移動(dòng)式機(jī)器人自主焊接系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：焊接機(jī)器人、焊縫位置檢測(cè)傳感器系統(tǒng)、控制柜和基于FPGA的遠(yuǎn)程操作控制器；所述焊接機(jī)器人，用于夾持焊槍及搭載傳感器系統(tǒng)，并驅(qū)動(dòng)焊槍在X、Y和Z三維方向的運(yùn)動(dòng)；焊縫位置檢測(cè)傳感器系統(tǒng)，將所述Z方向的位置信號(hào)、折線激光圖像和焊接場(chǎng)景視頻發(fā)送給遠(yuǎn)程操作控制器；遠(yuǎn)程操作控制器，設(shè)置焊接參數(shù)值，顯示遠(yuǎn)程焊接場(chǎng)景視頻，計(jì)算出焊槍在Y方向和Z方向所需要運(yùn)動(dòng)的距離，并向控制柜發(fā)送脈沖和方向信號(hào)，對(duì)焊槍在Y方向和Z方向的位置進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)；控制柜，用于控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)焊槍在Y方向和Z方向的位置。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明專利屬于焊接裝備領(lǐng)域，尤其涉及一種基于FPGA的遠(yuǎn)程監(jiān)控移動(dòng)式機(jī)器 人自主焊接系統(tǒng)及方法。 基于FPGA的遠(yuǎn)程監(jiān)控移動(dòng)式機(jī)器人自主焊接系統(tǒng)及方法

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著焊接技術(shù)的不斷發(fā)展以及焊接技工的缺乏，焊接機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣泛， 但是現(xiàn)有的固定式六自由度焊接機(jī)器人都普遍存在以下缺點(diǎn)和不足：
[0003] ①焊接機(jī)器人的體積太大，不便于靈活移動(dòng)，只能在固定的地點(diǎn)作業(yè)。焊接機(jī)器人 作業(yè)時(shí)需要較大的作業(yè)空間，難以在狹小的空間作業(yè)；
[0004] ②固定式焊接機(jī)器人行程有限，對(duì)于大構(gòu)件長(zhǎng)焊縫，如船舶合攏口焊縫，其無法一 次焊完全部焊縫，只能分段焊接，影響焊接質(zhì)量和效率；
[0005] ③現(xiàn)有的焊接機(jī)器人是按照預(yù)先編程或示教好的固定軌跡焊接，然而每次工件加 工和裝配的位置會(huì)有差別，如果一次示教然后都按照預(yù)先給定的軌跡焊接會(huì)產(chǎn)生焊接位置 的偏差，而如果每個(gè)工件都進(jìn)行示教則工作量很大；
[0006] ④有時(shí)候特殊的焊縫，焊接機(jī)器人無法實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，就需要人工手動(dòng)操作機(jī)器人，但 是現(xiàn)有的機(jī)器人在工作時(shí)不能遠(yuǎn)程顯示焊接場(chǎng)景的圖像，工人必須近距離肉眼觀察焊縫， 很不方便，而且強(qiáng)烈的弧光也會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害。
[0007] ⑤機(jī)器人成本太高，一臺(tái)機(jī)器人的價(jià)格至少十幾萬元，加大了生產(chǎn)制造的成本。
[0008] 因此，開發(fā)爬行式自主焊接機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)焊接場(chǎng)景的遠(yuǎn)程視頻顯示以及機(jī)器人遠(yuǎn) 程控制操作，在焊接過程中自主實(shí)時(shí)調(diào)整焊槍位置以適應(yīng)和補(bǔ)償件加工和裝配的誤差，不 需焊前示教，具有很大的應(yīng)用價(jià)值工。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 基于FPGA的遠(yuǎn)程監(jiān)控移動(dòng)式機(jī)器人自主焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括： 焊接機(jī)器人、焊縫位置檢測(cè)傳感器系統(tǒng)、控制柜和基于FPGA的遠(yuǎn)程操作控制器；所述
[0010] 焊接機(jī)器人，用于夾持焊槍及搭載傳感器系統(tǒng)，并驅(qū)動(dòng)焊槍在χ、γ和Z三維方向的 運(yùn)動(dòng)；
[0011] 焊縫位置檢測(cè)傳感器系統(tǒng)，將所述Ζ方向的位置信號(hào)、折線激光圖像和焊接場(chǎng)景 視頻發(fā)送給遠(yuǎn)程操作控制器；
[0012] 遠(yuǎn)程操作控制器，設(shè)置焊接參數(shù)值，顯示遠(yuǎn)程焊接場(chǎng)景視頻，計(jì)算出焊槍在Υ方向 和Ζ方向所需要運(yùn)動(dòng)的距離，并向控制柜發(fā)送脈沖和方向信號(hào)，對(duì)焊槍在Υ方向和Ζ方向的 位置進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)；
[0013] 控制柜，用于控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)焊槍在Υ方向和Ζ方向的位置。
[0014] 基于FPGA的遠(yuǎn)程監(jiān)控移動(dòng)式機(jī)器人自主焊接方法，包括：
[0015] 測(cè)量焊槍端部與焊縫在Z方向上的距離，激光測(cè)距傳感器發(fā)出的激光遇到焊縫后 反射，測(cè)距傳感器記錄發(fā)射和接收到反射激光的時(shí)間差；
[0016] 遠(yuǎn)程操作控制器中的激光測(cè)距信號(hào)采集模塊對(duì)激光測(cè)距傳感器的信號(hào)進(jìn)行采集， 并經(jīng)過測(cè)距信號(hào)數(shù)據(jù)處理模塊轉(zhuǎn)化為焊槍端部與焊縫在Z方向上的實(shí)際距離值，將該距離 值和焊接前設(shè)定的Z方向基準(zhǔn)距離作比較，通過定時(shí)采樣插補(bǔ)算法，計(jì)算出焊槍在Z方向需 要運(yùn)動(dòng)的距離和方向；
[0017] 發(fā)送脈沖和方向信號(hào)，并根據(jù)所述信號(hào)調(diào)節(jié)焊槍在Z方向的位置。
[0018] 或
[0019] 拍攝激光和焊縫坡口圖像，對(duì)所述圖像進(jìn)行預(yù)處理；通過預(yù)處理的圖像提取激光 線的拐點(diǎn)，得到焊縫中心點(diǎn)位置，并計(jì)算焊槍與焊縫在Y方向的距離；
[0020] 將該距離值和焊接前設(shè)定的焊槍與焊縫在Y方向的基準(zhǔn)距離作比較，通過定時(shí)采 樣插補(bǔ)算法，計(jì)算出焊槍在Y方向需要運(yùn)動(dòng)的距離和方向；
[0021] 并向控制柜發(fā)送脈沖和方向信號(hào)，調(diào)節(jié)焊槍在Y方向的位置；進(jìn)行焊縫跟蹤，實(shí)現(xiàn) 自主焊接。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0023] 遠(yuǎn)程操作控制器根據(jù)焊縫位置檢測(cè)傳感器系統(tǒng)所檢測(cè)的位置信息，計(jì)算焊槍偏離 焊縫的差值，并通過定時(shí)采樣插補(bǔ)算法，糾正機(jī)器人的焊接路線，使焊槍在Y方向上對(duì)準(zhǔn)焊 縫中心，在Z方向上焊槍端部與焊縫的距離始終保持恒定值，從而進(jìn)行焊縫跟蹤，實(shí)現(xiàn)自主 焊接。同時(shí)焊接場(chǎng)景視頻能夠?qū)崟r(shí)顯示在遠(yuǎn)程操作控制器的圖像顯示屏上，便于焊接人員 根據(jù)焊接場(chǎng)景視頻遠(yuǎn)程手動(dòng)調(diào)整機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)焊接位置的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1基于FPGA的遠(yuǎn)程監(jiān)控移動(dòng)式自主焊接機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0025] 圖2焊接機(jī)器人機(jī)械原理圖；
[0026] 圖3焊縫位置檢測(cè)傳感器系統(tǒng)裝置圖；
[0027] 圖4線陣激光束作為強(qiáng)光輔助光源增強(qiáng)焊縫中心點(diǎn)特征示意圖；
[0028] 圖5線陣激光束作為強(qiáng)光輔助光源的實(shí)際效果圖；
[0029] 圖6焊縫圖像預(yù)處理流程圖；
[0030] 圖7遠(yuǎn)程操作控制器系統(tǒng)原理圖；
[0031] 圖8定時(shí)采樣插補(bǔ)算法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0033] 如圖1所示，為基于FPGA的遠(yuǎn)程監(jiān)控移動(dòng)式自主焊接機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包 括：
[0034] 該系統(tǒng)包括：焊接機(jī)器人、焊縫位置檢測(cè)傳感器系統(tǒng)、控制柜1和基于FPGA的遠(yuǎn) 程操作控制器2 ;所述
[0035] 焊接機(jī)器人，用于夾持焊槍及搭載傳感器系統(tǒng)，并驅(qū)動(dòng)焊槍在X、Y和Z三維方向的 運(yùn)動(dòng)；
[0036] 焊縫位置檢測(cè)傳感器系統(tǒng)，將所述Ζ方向的位置信息、折線激光圖像和焊接場(chǎng)景 視頻發(fā)送給遠(yuǎn)程操作控制器2 ;
[0037] 遠(yuǎn)程操作控制器，將所述Z方向的位置信息轉(zhuǎn)化成焊槍與焊縫在Z方向的距離值， 對(duì)焊縫圖像進(jìn)行處理，并提取焊縫中心點(diǎn)，得到焊槍與焊縫在Y方向的距離值，將所述距離 值與焊接前設(shè)定的基準(zhǔn)距離值作比較，并通過插補(bǔ)算法，計(jì)算出焊槍在Y方向和Z方向所需 要運(yùn)動(dòng)的距離，并向控制柜1發(fā)送脈沖和方向信號(hào)，對(duì)焊槍14在Y方向和Z方向的位置進(jìn) 行自動(dòng)調(diào)節(jié)；
[0038] 控制柜，用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)焊槍在Y方向和Z方向的位置。
[0039] 如圖3所示，所述焊縫位置檢測(cè)傳感器系統(tǒng)包括C⑶相機(jī)12、線陣激光器11和激 光測(cè)距傳感器13 ;
[0040] 所述激光測(cè)距傳感器13,用于檢測(cè)焊接時(shí)焊槍在Z方向的位置，并將焊槍的Z方向 的高度值通過串口發(fā)送到遠(yuǎn)程操作控制器；
[0041] 線陣激光器，用于在焊縫坡口處呈現(xiàn)一拐角；
[0042] 在C⑶相機(jī)的鏡頭處安裝有帶通濾光器，用于過濾弧光、拍攝折線激光焊縫圖像 及焊接場(chǎng)景視頻，并將圖像和視頻發(fā)送到遠(yuǎn)程操作控制器。
[0043] 如圖2所示，上述的機(jī)器人機(jī)械本體包括車體10、機(jī)器人X方向直流電機(jī)9、焊槍 夾具3、固定板4、Z方向滑臺(tái)6、Z方向步進(jìn)電機(jī)7、Y方向滑臺(tái)5和Y方向步進(jìn)電機(jī)8。
[0044] 上述的控制柜包括無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、至少兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和24V直流供 電電源。
[0045] 上述的遠(yuǎn)程操作控制器包括激光測(cè)距信號(hào)采集模塊、圖像采集模塊、圖像預(yù)處理 模塊、焊縫中心點(diǎn)提取模塊、采樣插補(bǔ)模塊、視頻編碼模塊和顯示屏接口模塊；
[0046] 所述激光測(cè)距信號(hào)采集模塊采集激光測(cè)距傳感器的輸出的信號(hào)值，并將該信號(hào)值 轉(zhuǎn)換為焊槍與焊縫在Z方向的距離值；
[0047] 圖像采集模塊，用于采集CCD相機(jī)所拍攝的圖像和視頻；
[0048] 圖像預(yù)處理模塊，用于對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行分段線性變換、中值濾波、二值化和 Hough變化；
[0049] 焊縫中心點(diǎn)提取模塊，用于提取焊縫中心點(diǎn)的位置坐標(biāo)，并得到焊槍與焊縫在Y 方向的距離值；
[0050] 采樣插補(bǔ)模塊，用于進(jìn)行Y方向和Z方向的插補(bǔ)；
[0051] 視頻編碼模塊，用于將處理后的圖像形成視頻流；
[0052] 顯示屏接口模塊，用于將所述視頻流顯示到遠(yuǎn)程操作控制器的顯示屏上。
[0053] 本實(shí)施例還提供了一種基于FPGA的遠(yuǎn)程監(jiān)控移動(dòng)式機(jī)器人自主焊接方法，該方 法包括：
[0054] 在遠(yuǎn)程操作控制器上設(shè)置機(jī)器人的焊接速度、焊接方向等焊接參數(shù)，啟動(dòng)焊接后， 遠(yuǎn)程操作控制器則向機(jī)器人控制柜中的無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出PWM波，驅(qū)動(dòng)X方向直流 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使機(jī)器人沿著焊縫方向行走，提供焊接速度，同時(shí)焊機(jī)啟動(dòng)，開始焊接。
[0055] 測(cè)量焊槍端部與焊縫在Z方向的位置信息，并將該距離數(shù)據(jù)發(fā)送到激光測(cè)距信號(hào) 采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊得到焊槍端部與焊縫在Z方向的距離值；
[0056] 將所述距離值與焊接前設(shè)定的基準(zhǔn)距離作比較，并通過插補(bǔ)算法，計(jì)算出Z方向 需要運(yùn)動(dòng)的距離和方向；
[0057] 發(fā)送脈沖和方向信號(hào)，并根據(jù)所述信號(hào)調(diào)節(jié)焊槍在焊接方向的位置；
[0058] 或
[0059] 拍攝激光和焊縫坡口圖像，對(duì)所述圖像進(jìn)行預(yù)處理；通過預(yù)處理的圖像提取激光 線的拐點(diǎn)，得到焊縫中心點(diǎn)及焊槍在Y方向的位置；
[0060] 分析焊槍在Y與Z方向的位置坐標(biāo)，通過定時(shí)采樣插補(bǔ)算法，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，進(jìn) 行焊縫跟蹤，實(shí)現(xiàn)自主焊接。
[0061] Z方向的焊接位置檢測(cè)原理及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程如下：
[0062] Z方向的焊接位置檢測(cè)使用了激光測(cè)距傳感器。激光測(cè)距傳感器測(cè)量焊槍端部離 焊件Z方向的位置信息，并通過RS232串口發(fā)送到遠(yuǎn)程操作控制器，遠(yuǎn)程操作控制器經(jīng)過 FPGA內(nèi)部的激光測(cè)距信號(hào)采集模塊（包含串口解碼模塊和數(shù)據(jù)編碼模塊）和數(shù)據(jù)處理模塊 得到焊槍與焊縫在Z方向的距離值，將其與焊接前設(shè)定的基準(zhǔn)距離作比較，通過定時(shí)采樣 插補(bǔ)算法，計(jì)算出焊槍在Z方向需要運(yùn)動(dòng)的距離和運(yùn)動(dòng)方向，并向控制柜中的步進(jìn)電機(jī)驅(qū) 動(dòng)器發(fā)送脈沖和方向信號(hào)，控制Z方向步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，Z方向步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器與Z方向 滑臺(tái)的絲桿連接，焊槍通過焊槍夾具和固定板與Z方向滑臺(tái)連接，通過Z方向滑臺(tái)內(nèi)部的絲 杠導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)焊槍在Z方向的位置，使焊槍與焊縫在Z方向的距離始終保持恒 定，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)在Z方向的焊縫跟蹤和自主焊接。
[0063] Y方向的焊接位置檢測(cè)原理及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程如下：
[0064] Y方向的焊接位置檢測(cè)使用了 CCD相機(jī)。在焊接過程中弧光很強(qiáng)，拍攝的圖像中只 能看到白色的電弧，而焊縫被掩蓋了，如何避免弧光對(duì)CCD相機(jī)成像的干擾是一個(gè)難題。所 發(fā)明的焊接機(jī)器人系統(tǒng)采用了一種強(qiáng)光輔助光源的方法將弧光的干擾消除，采用一種線陣 的激光器作為輔助光源，將線狀激光線投射到焊接電弧前方約1〇_處的焊縫坡口上，并使 激光線垂直于焊縫，由于存在焊接坡口的影響，激光線會(huì)出現(xiàn)一個(gè)拐角，這樣CCD相機(jī)就能 捕捉到一條帶有拐角的折線激光圖像，如圖4、5。在CCD相機(jī)前裝有濾光系統(tǒng)，該濾光系統(tǒng) 為帶通濾光器，只能讓以激光波長(zhǎng)為中心的一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光通過，而不在此波長(zhǎng)范圍 內(nèi)的弧光被濾除，激光光源在該波長(zhǎng)范圍內(nèi)強(qiáng)于弧光，這樣就能使該輔助光源的反射光線 被CCD相機(jī)拍攝到，同時(shí)能使CCD相機(jī)拍攝到清晰的激光和焊縫坡口圖像。
[0065] 圖像預(yù)處理：圖像經(jīng)過分段式線性變換和中值濾波使得激光圖像更加清晰。然后 使用二值化處理將圖像進(jìn)行灰度分割，便于后面能夠提取特征圖像。最后使用Hough變換 提取激光線拐點(diǎn)的中心位置，如圖6。
[0066] 預(yù)處理的圖像對(duì)其進(jìn)行拐點(diǎn)提取，得到焊縫中心點(diǎn)位置，采用了斜率比較的方法。 使用等比排列選取斜率計(jì)算再取均值，因此間隔2, 4, 8行計(jì)算直線的斜率，并對(duì)斜率進(jìn)行 比較。假設(shè)圖像第η條像素線上的激光線中心位置坐標(biāo)為g(η)，斜率計(jì)算公式為：
[0067]

【權(quán)利要求】
1. 基于FPGA的遠(yuǎn)程監(jiān)控移動(dòng)式機(jī)器人自主焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：焊 接機(jī)器人、焊縫位置檢測(cè)傳感器系統(tǒng)、控制柜和基于FPGA的遠(yuǎn)程操作控制器；所述 焊接機(jī)器人，用于夾持焊槍及搭載傳感器系統(tǒng)，并驅(qū)動(dòng)焊槍在X、Y和Z三維方向的運(yùn) 動(dòng)； 焊縫位置檢測(cè)傳感器系統(tǒng)，將所述Z方向的位置信號(hào)、折線激光圖像和焊接場(chǎng)景視頻 發(fā)送給遠(yuǎn)程操作控制器； 遠(yuǎn)程操作控制器，設(shè)置焊接參數(shù)值，顯示遠(yuǎn)程焊接場(chǎng)景視頻，計(jì)算出焊槍在Y方向和Z 方向所需要運(yùn)動(dòng)的距離，并向控制柜發(fā)送脈沖和方向信號(hào)，對(duì)焊槍在Y方向和Z方向的位置 進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)； 控制柜，用于控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)焊槍在Y方向和Z方向的位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的基于FPGA的遠(yuǎn)程監(jiān)控移動(dòng)式機(jī)器人自主焊接系統(tǒng)，其 特征在于：所述焊縫位置檢測(cè)傳感器系統(tǒng)包括激光測(cè)距傳感器、線陣激光器和CCD相機(jī)； 所述激光測(cè)距傳感器，用于檢測(cè)焊接時(shí)焊槍和焊縫在Z方向的位置信息，并將焊槍和 焊縫的Z方向的位置信息通過串口發(fā)送到遠(yuǎn)程操作控制器； 線陣激光器，用于將線狀激光束投射到焊縫坡口上，并使激光線垂直于焊縫，形成帶有 拐角的折線激光圖形； CCD相機(jī)，鏡頭處安裝有帶通濾光器，用于拍攝折線激光焊縫圖像和焊接場(chǎng)景視頻，并 將圖像和視頻發(fā)送到遠(yuǎn)程操作控制器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的遠(yuǎn)程監(jiān)控移動(dòng)式機(jī)器人自主焊接系統(tǒng)，其特征在 于：所述的焊接機(jī)器人包括車體、機(jī)器人X方向直流電機(jī)、焊槍夾具、固定板、Z方向滑臺(tái)、Z 方向步進(jìn)電機(jī)、Y方向滑臺(tái)和Y方向步進(jìn)電機(jī)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的遠(yuǎn)程監(jiān)控移動(dòng)式機(jī)器人自主焊接系統(tǒng)，其特征在 于：所述的控制柜包括無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、至少兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和24V直流供電電 源。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的遠(yuǎn)程監(jiān)控移動(dòng)式機(jī)器人自主焊接系統(tǒng)，其特征在 于：所述的遠(yuǎn)程操作控制器包括激光測(cè)距信號(hào)采集模塊、圖像采集模塊、圖像預(yù)處理模塊、 焊縫中心點(diǎn)提取模塊、采樣插補(bǔ)模塊、視頻編碼模塊和顯示屏接口模塊； 所述激光測(cè)距信號(hào)采集模塊，采集激光測(cè)距傳感器的輸出的信號(hào)值，并將該信號(hào)值轉(zhuǎn) 換為焊槍與焊縫在Z方向的距離值； 圖像采集模塊，用于采集CCD相機(jī)所拍攝的圖像和視頻； 圖像預(yù)處理模塊，用于對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行分段線性變換、中值濾波、二值化和Hough變 化； 焊縫中心點(diǎn)提取模塊，用于提取焊縫中心點(diǎn)的位置坐標(biāo)，并得到焊槍與焊縫在Y方向 的距離值； 米樣插補(bǔ)模塊，用于進(jìn)行Y方向和Z方向的插補(bǔ)； 視頻編碼模塊，用于將處理后的圖像形成視頻流； 顯示屏接口模塊，用于將所述視頻流顯示到遠(yuǎn)程操作控制器的顯示屏上。
6. 基于FPGA的遠(yuǎn)程監(jiān)控移動(dòng)式機(jī)器人自主焊接方法，其特征在于，所述方法包括： 測(cè)量焊槍端部與焊縫在Z方向上的距離，激光測(cè)距傳感器發(fā)出的激光遇到焊縫后反 射，測(cè)距傳感器記錄發(fā)射和接收到反射激光的時(shí)間差； 遠(yuǎn)程操作控制器中的激光測(cè)距信號(hào)采集模塊對(duì)激光測(cè)距傳感器的信號(hào)進(jìn)行采集，并經(jīng) 過測(cè)距信號(hào)數(shù)據(jù)處理模塊轉(zhuǎn)化為焊槍端部與焊縫在Z方向上的實(shí)際距離值，將該距離值和 焊接前設(shè)定的Z方向基準(zhǔn)距離作比較，通過定時(shí)采樣插補(bǔ)算法，計(jì)算出焊槍在Z方向需要運(yùn) 動(dòng)的距離和方向； 發(fā)送脈沖和方向信號(hào)，并根據(jù)所述信號(hào)調(diào)節(jié)焊槍在Z方向的位置。 或 拍攝激光和焊縫坡口圖像，對(duì)所述圖像進(jìn)行預(yù)處理；通過預(yù)處理的圖像提取激光線的 拐點(diǎn)，得到焊縫中心點(diǎn)位置，并計(jì)算焊槍與焊縫在Y方向的距離； 將該距離值和焊接前設(shè)定的焊槍與焊縫在Y方向的基準(zhǔn)距離作比較，通過定時(shí)采樣插 補(bǔ)算法，計(jì)算出焊槍在Y方向需要運(yùn)動(dòng)的距離和方向； 并向控制柜發(fā)送脈沖和方向信號(hào)，調(diào)節(jié)焊槍在Y方向的位置；進(jìn)行焊縫跟蹤，實(shí)現(xiàn)自主 焊接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于FPGA的遠(yuǎn)程監(jiān)控移動(dòng)式機(jī)器人自主焊接方法，其特征在 于，在實(shí)現(xiàn)自主焊接的同時(shí)，遠(yuǎn)程操作控制器將預(yù)處理后的圖像，經(jīng)過視頻編碼，顯示到圖 像顯示屏上。
【文檔編號(hào)】B23K26/70GK104057202SQ201410331179
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】石永華, 俞國(guó)慶, 龔成, 石弟軍, 梁斌 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)