本申請(qǐng)涉及機(jī)器人，特別涉及一種基于改進(jìn)的yolo分割算法的工件尺寸測量方法及搬運(yùn)鉚焊裝置。

背景技術(shù)：

1、焊接機(jī)器人是一種用于自動(dòng)進(jìn)行焊接操作的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，廣泛應(yīng)用于汽車制造、船舶制造、航空航天、金屬加工等眾多領(lǐng)域，為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大的變革和進(jìn)步。隨著工業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展，它們也在不斷發(fā)展和完善，與其他智能技術(shù)相結(jié)合，推動(dòng)著制造業(yè)向更智能化、無人化邁進(jìn)。

2、周知，焊接機(jī)器人實(shí)現(xiàn)全過程自動(dòng)化可以極大提高工業(yè)生產(chǎn)效率和安全保障。目前，焊接機(jī)器人基本實(shí)現(xiàn)了人工鉚焊、裝配后的工件自動(dòng)化焊接，而焊接之前的工件搬運(yùn)、鉚焊以及裝配工序完全依賴人工去完成，工件之間鉚焊的夾角和相對(duì)位置都依賴模具進(jìn)行粗略估算，待焊工件在機(jī)器人變位機(jī)平臺(tái)擺放的位置與角度也依靠工人經(jīng)驗(yàn)，這些粗放的生產(chǎn)過程極大影響了后續(xù)自動(dòng)化焊接過程中的焊接精度，難以實(shí)現(xiàn)更高等級(jí)要求的焊縫，進(jìn)而影響最終產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。這種傳統(tǒng)的人工搬運(yùn)加鉚焊過程，自動(dòng)化程度低下，生產(chǎn)效率較低，人力消耗大且存在一定的安全隱患，與我國工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化建設(shè)的要求嚴(yán)重不符。同時(shí)，當(dāng)前對(duì)特定的目標(biāo)類型進(jìn)行分類檢測、圖像分割和尺寸測量的算法，往往受限于網(wǎng)絡(luò)特征提取能力不足、分類與分割魯棒性較低、以及視覺測量精度易受環(huán)境光線等影響而下降的困境，而難以部署于工業(yè)現(xiàn)場，進(jìn)一步限制著工業(yè)智能化的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，公開一種基于改進(jìn)的yolo分割算法的工件尺寸測量方法及搬運(yùn)鉚焊裝置,提高了機(jī)器人焊接領(lǐng)域的自動(dòng)化、智能化程度。

2、具體的，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于改進(jìn)的yolo分割算法的工件尺寸測量方法，包括以下步驟：

3、s1：初始化后，啟動(dòng)雙目深度相機(jī)，采集待鉚焊工件區(qū)域圖像；

4、s2：采用工件檢測系統(tǒng)進(jìn)行工件類型識(shí)別、工件圖像分割與工件尺寸測量，確定搬運(yùn)對(duì)象為所需類型及正確尺寸的工件；

5、s3：獲取目標(biāo)工件的中心點(diǎn)三維坐標(biāo)作為搬運(yùn)機(jī)器人的抓取位置，并將坐標(biāo)信息傳輸至搬運(yùn)機(jī)器人控制器；

6、s4：搬運(yùn)機(jī)器人到指定的抓取位置進(jìn)行工件抓取，并將工件搬運(yùn)到預(yù)先示教的位置；

7、s5：待工件搬運(yùn)到示教位置后，焊接機(jī)器人執(zhí)行工件鉚焊；

8、s6：待當(dāng)前工件鉚焊完成后，按順序?qū)罄m(xù)待鉚工件進(jìn)行s1到s5的流程，直至整個(gè)產(chǎn)品鉚焊裝配結(jié)束。

9、其中，所述s1中初始化，具體包括：對(duì)雙目深度相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，對(duì)雙目深度相機(jī)與機(jī)器人進(jìn)行手眼標(biāo)定，以及加載預(yù)先建立的待焊工件數(shù)學(xué)模型；

10、進(jìn)一步的，所述s1中初始化，還包括：工件的搬運(yùn)與裝配順序、工件搬運(yùn)的目標(biāo)位置、工件鉚焊點(diǎn)位置以及焊接工件數(shù)學(xué)模型的預(yù)設(shè)參數(shù)，所述預(yù)設(shè)參數(shù)至少包括工件類型、工件尺寸，但不限于此。

11、其中，所述s2中工件檢測系統(tǒng)包括圖像分割模塊以及工件尺寸測量模塊；

12、進(jìn)一步的，所述s2中圖像分割模塊采用改進(jìn)的yolo分割算法對(duì)采集得到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行工件類型識(shí)別和工件圖像分割；

13、所述s2中工件尺寸測量模塊采用雙目深度相機(jī)獲取的工件空間位置信息對(duì)目標(biāo)工件進(jìn)行尺寸測量，并確定所需工件抓取位置的三維坐標(biāo)。

14、在上述技術(shù)方案中，所述s2中改進(jìn)的yolo分割算法包括sdeyolo分割算法，用于工件類型的識(shí)別和圖像分割；

15、所述s2中sdeyolo分割算法包括：輸入端，backbone主干網(wǎng)絡(luò)、neck頸部網(wǎng)絡(luò)和head頭部網(wǎng)絡(luò)；還包括，

16、在backbone主干網(wǎng)絡(luò)的特征融合卷積模塊c2f和conv標(biāo)準(zhǔn)卷積層中間添加基于無降維高效多尺度的ema注意力機(jī)制；

17、將neck頸部網(wǎng)絡(luò)中的特征融合模塊替換為sdi多層次特征融合模塊；

18、將neck頸部網(wǎng)絡(luò)的conv標(biāo)準(zhǔn)卷積層替換為可切換的空洞卷積模塊saconv；

19、在上述技術(shù)方案中，所述s2中sdeyolo分割算法，還包括：采用多樣化分支塊dbb改進(jìn)head頭部網(wǎng)絡(luò)中的分割檢測頭segment，形成新的分割檢測頭dbb_segment；

20、所述sdeyolo分割算法中多樣化分支塊dbb是使用了不同尺度和復(fù)雜度的分支及不同大小的卷積核和平均池化層，同時(shí)，在訓(xùn)練階段采用復(fù)雜的分支結(jié)構(gòu)，而在推理階段，將這些分支等效地轉(zhuǎn)換為單個(gè)卷積層，以保持高效推理；

21、在上述技術(shù)方案中，所述sdeyolo分割算法中的特征融合卷積模塊c2f，還包括：2個(gè)conv標(biāo)準(zhǔn)卷積層、1個(gè)split分組特征提取模塊以及n個(gè)bottleneck模塊。

22、基于同一構(gòu)思，本申請(qǐng)還提供一種搬運(yùn)鉚焊裝置，所述搬運(yùn)鉚焊裝置至少包括：搬運(yùn)六軸機(jī)器人、焊接六軸機(jī)器人、機(jī)器人控制器、焊機(jī)、機(jī)器人焊接變位機(jī)、雙目深度相機(jī)以及上位機(jī)；

23、所述機(jī)器人控制器、雙目深度相機(jī)、上位機(jī)協(xié)同控制搬運(yùn)六軸機(jī)器人實(shí)現(xiàn)工件尺寸測量與搬運(yùn)；所述機(jī)器人控制器控制焊接六軸機(jī)器人、機(jī)器人焊接變位機(jī)和焊機(jī)進(jìn)行自動(dòng)鉚焊與焊接；

24、所述上位機(jī)內(nèi)融合了基于改進(jìn)的yolo分割算法的工件尺寸測量方法中的sdeyolo分割算法，包括圖像分割模塊和工件尺寸測量模塊，用于圖像檢測、分割、尺寸測量和確定工件抓取位置的空間坐標(biāo)；

25、其中，所述上位機(jī)、機(jī)器人控制器、焊機(jī)通過tcp/ip進(jìn)行通信以傳遞信號(hào)；

26、所述雙目深度相機(jī)用于拍攝待鉚焊工件圖像,與上位機(jī)通信連接，完成待鉚焊工件的圖像與空間位置信息采集。

27、綜上所述，本發(fā)明提供基于改進(jìn)的yolo分割算法的工件尺寸測量方法及搬運(yùn)鉚焊裝置，通過使用改進(jìn)的yolo分割算法識(shí)別工件類型、分割工件圖像、確定工件的尺寸及工件抓取的空間位置；根據(jù)目標(biāo)工件的抓取位置，執(zhí)行搬運(yùn)與鉚焊程序，待搬運(yùn)鉚焊結(jié)束，執(zhí)行激光掃描自動(dòng)焊接程序。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過使用改進(jìn)的yolo分割算法，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)識(shí)別工件類型、測量工件尺寸和確定工件抓取的空間位置，從而實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)、鉚焊與焊接全過程自動(dòng)化，一定程度上攻克了傳統(tǒng)的人工搬運(yùn)和鉚焊過程自動(dòng)化程度低下、生產(chǎn)效率低、人力消耗大且存在安全隱患的難題，提高了機(jī)器人焊接領(lǐng)域的智能化與集成化程度，進(jìn)一步保障了焊接質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種目的在于實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)鉚焊裝置的基于改進(jìn)的yolo分割算法的工件尺寸測量方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于改進(jìn)的yolo分割算法的工件尺寸測量方法，其特征在于，所述s1中初始化，具體為：對(duì)雙目深度相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，對(duì)雙目深度相機(jī)與機(jī)器人進(jìn)行手眼標(biāo)定，加載預(yù)先建立的待焊工件數(shù)學(xué)模型，確定工件的搬運(yùn)與裝配順序、工件搬運(yùn)的目標(biāo)位置、工件鉚焊點(diǎn)位置以及焊接工件數(shù)學(xué)模型的預(yù)設(shè)參數(shù)，所述預(yù)設(shè)參數(shù)至少包括工件類型、工件尺寸。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于改進(jìn)的yolo分割算法的工件尺寸測量方法，其特征在于，所述s2中工件檢測系統(tǒng)包括圖像分割模塊以及工件尺寸測量模塊，具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于改進(jìn)的yolo分割算法的工件尺寸測量方法，其特征在于，所述s2中改進(jìn)的yolo分割算法包括sdeyolo分割算法，用于工件類型檢測和圖像分割；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于改進(jìn)的yolo分割算法的工件尺寸測量方法，其特征在于，所述s2中sdeyolo分割算法，具體為：

6.根據(jù)權(quán)利要求4-5任一所述的一種基于改進(jìn)的yolo分割算法的工件尺寸測量方法，其特征在于，所述c2f特征融合卷積模塊，具體為：2個(gè)conv標(biāo)準(zhǔn)卷積層、1個(gè)split分組特征提取模塊以及n個(gè)bottleneck模塊。

7.一種根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的一種基于改進(jìn)的yolo分割算法的工件尺寸測量方法的搬運(yùn)鉚焊裝置，其特征在于，所述搬運(yùn)鉚焊裝置至少包括：搬運(yùn)六軸機(jī)器人、焊接六軸機(jī)器人、機(jī)器人控制器、焊機(jī)、機(jī)器人焊接變位機(jī)、雙目深度相機(jī)以及上位機(jī)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的搬運(yùn)鉚焊裝置，其特征在于，具體為：所述機(jī)器人控制器、雙目深度相機(jī)、上位機(jī)協(xié)同控制搬運(yùn)六軸機(jī)器人實(shí)現(xiàn)工件尺寸測量與搬運(yùn)；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的搬運(yùn)鉚焊裝置，其特征在于，所述上位機(jī)、機(jī)器人控制器、焊機(jī)通過tcp/ip進(jìn)行通信以傳遞信號(hào)；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于改進(jìn)的YOLO分割算法的工件尺寸測量方法及搬運(yùn)鉚焊裝置，通過使用改進(jìn)的YOLO分割算法和雙目深度相機(jī)識(shí)別工件類型、分割工件圖像、確定工件的尺寸及工件抓取的空間位置；根據(jù)所需尺寸工件抓取位置的空間坐標(biāo)，執(zhí)行搬運(yùn)與鉚焊任務(wù)，待搬運(yùn)鉚焊工作結(jié)束，再完成自動(dòng)焊接工作。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別工件類型、測量工件尺寸和確定工件抓取的空間位置，從而實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)、鉚焊與焊接全過程自動(dòng)化，一定程度上攻克了傳統(tǒng)的人工搬運(yùn)和鉚焊過程自動(dòng)化程度低下、生產(chǎn)效率低、人力消耗大且存在安全隱患的難題，提高了機(jī)器人焊接領(lǐng)域的智能化與集成化程度，進(jìn)一步保障了焊接質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：劉寶,胡仲碩,劉天寶,梁福學(xué)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油大學(xué)（華東）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30