基于三维模型与机器视觉的自动焊接方法及焊接装置

摘要

本发明涉及焊接技术领域内的一种基于三维模型与机器视觉的自动焊接方法及焊接装置，采用工业相机采集待焊接工件图像，根据工件的三维模型进行三维匹配、定位待焊接工件并根据三维模型中的焊缝信息定位焊缝，再利用结构光传感器精确定位焊缝，然后根据焊缝的精确位置对焊枪的运动轨迹进行调整，使其精确地对焊缝进行跟踪、焊接。本发明能够实现焊缝的自动定位和跟踪功能，并且提高焊缝跟踪的可靠性和跟踪精度。对于焊接过程中由于热变形引起的工件翘曲等影响焊接精度的问题，本发明能够很好地进行调节和适应，提高焊接的质量。

主权项

一种基于三维模型与机器视觉的自动焊接方法，其特征在于包括如下步骤：1）将工件三维模型导入视觉处理软件，将工件三维模型生成与其对应的二维匹配图像库；所述二维匹配图像库包括以一个虚拟相机按照相对于X、Y、Z轴以设定的偏转角度范围获取工件的多个投影图形；所述投影图形与工件三维模型在虚拟相机坐标系中的位姿信息一一对应，所述位姿信息包含工件在虚拟相机坐标系中的三维坐标位置和工件相对于虚拟相机坐标系X、Y、Z轴的偏转角度；2）以工业相机采集工件的实时图像，再将工件的实时图像与所述二维图像匹配库进行匹配，以确定工件在工业相机坐标系中的位姿信息；3）根据标定的工业相机与机械臂之间的位姿信息和工件在工业相机坐标系中的位姿信息，通过坐标变换，确定工件在机械臂坐标系中的位姿信息；再结合焊缝在工件上的位姿信息确定焊缝在机械臂坐标系中的位姿信息；4）根据焊缝在机械臂坐标系中的位姿信息对机械臂进行路径规划，使其能够无碰撞跟踪焊缝；5）机械臂带动焊枪按照规划的路径进行焊接作业，利用在焊枪前面的结构光传感器沿着焊缝轨迹对焊缝进行精确定位，并将焊缝的精确位置反馈给计算机，对机械臂的运动路径进行调整，使机械臂所带焊枪精确对焊缝进行焊接，直至完成焊接。