基于嵌入式的焊缝图像特征识别装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及焊缝图像特征识别的装置，具体是一种基于嵌入式系统的焊缝图像特征识别装置。
【背景技术】
[0002]焊接产业已经成为工业生产制造中不可或缺的材料成型的制造行业，对我国的制造产业起到了支撑作用，特别是在工业制造行业中，焊接已经是公认的最快成型的手段。嵌入式系统其体积小、集成度高、低成本、低功耗、多功能等优点应用广泛。但是目前在焊接制造领域智能制造水平较低，主要依靠人工焊接，焊工长期工作在高亮弧光、噪声高、焊接烟雾、粉尘、低浓度有毒气体的工作环境中，这样的工作环境会严重影响焊工的身体健康，弓丨发各类呼吸类疾病及严重的尘肺病。国外的视觉系统价格昂贵，后续维修不便，环境适应性差。国内的视觉系统或存在功能单一、或系统封闭、或人机界面不友好、或稳定性差、或精度不高等问题，难以适应自动化焊接领域未来多品种小批量的生产要求。
[0003]中国专利CN201210582687.5公开了是一种具有焊缝跟踪功能的焊接摆动器;其包括焊接摆动器和焊缝跟踪传感器;焊接摆动器包括焊枪直摆装置、焊枪俯仰角装置和焊枪钟摆装置;焊枪直摆装置的前端安装有焊枪俯仰角装置。本发明结构合理而紧凑，使用方便;横向驱动电机输出的转矩并通过连接丝杠传动，实现焊枪的水平移动调节;纵向驱动电机通过链条传动实现对焊枪俯仰角度的调节;旋转驱动电机的正反转转动可实现焊枪的钟型摆动运动;使焊枪加大了运动范围，实用性强；同时采用双一字线激光器进行焊缝跟踪和摄像头成像的方式，可远距离监控焊枪通过焊缝跟踪实现焊接过程，稳定性强，并提高了焊接质量和焊接效率。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足以及现状的迫切需求，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种基于嵌入式的焊缝图像特征识别装置。该装置主要用于窄对接焊缝、薄钢板搭接焊缝的特征识别。
[0005]本实用新型的技术方案为:
[0006]—种基于嵌入式的焊缝图像特征识别装置，该装置的组成包括环形光源、工业相机、嵌入式处理器、USB接口、触摸屏排线接口、触摸屏、电源接口、通讯串口、PLC、12V电源、5V电源；
[0007]其连接关系为:USB接口、触摸屏排线接口、电源接口、通讯串口分别与嵌入式处理器相连；12V电源、环形光源、工业相机和USB接口依次相连，5V电源与电源接口相连;触摸屏与触摸屏排线接口相连;PLC与通讯串口相连。
[0008]所述的高亮度环形光源为黑色LED环形灯；
[0009]所述的嵌入式处理器为4核1.2G Cortex A9；
[0010]所述的USB接口为高速USB2.0接口；
[0011]所述的通讯串口为RS232串口；
[0012]所述的PLC为西门子PLC模块S7-200CPU224 6ES7214-1BD23-0XB8继电器型。
[0013]本实用新型的有益成果为:
[0014]与现有技术相比，本实用新型可以准确识别窄对接焊缝、薄钢板搭接焊缝。窄对接焊缝的识别精度高达0.1mm，薄钢板搭接焊缝识别精度高达0.2mm，焊缝识别率99%以上，具有成本低、精度高的优势。
【附图说明】
[0015]图1示意性说明了该装置结构图；
[0016]其中，1-环形光源、2-工业相机、3-嵌入式处理器、4-USB接口、5_触摸屏排线接口、6-触摸屏、7-电源接口、8-通讯串口、9-PLC、10-12V电源、11-5V电源；
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图进一步说明本实用新型。
[0018]本实用新型之基于嵌入式的焊缝图像特征识别装置，该装置的组成包括环形光源
(1)、工业相机(2)、嵌入式处理器(3)、USB接口(4)、触摸屏排线接口(5)、触摸屏(6)、电源接口(7)、通讯串口(8)、PLC(9)、12V电源(10)、5V电源(11)。环形光源(I)提供图像采集所需的灯光亮度，工业相机(2)用于快速采集焊缝图像，嵌入式处理器(3)负责高效执行图像算法，通讯串口(8)保证串口通讯稳定运行，触摸屏(6)用于控制该装置的程序执行，PLC(9)用于工业控制。
[0019]其连接关系如图1所示:USB接口(4)、触摸屏排线接口(5)、电源接口(7)、通讯串口
(8)分别与嵌入式处理器(3)相连；12V电源(10)、环形光源(1)、工业相机(2)和USB接口(4)依次相连，5V电源(11)与电源接□ (7)相连;触摸屏(6)与触摸屏排线接□ (5)相连;PLC(9)与通讯串口(8)相连。
[0020]所述的高亮度环形光源为黑色LED环形灯亮度可调(安泰兴家居专营店)。
[0021 ] 所述的工业相机为水星系列MER-040-60UM/C(-L)(中国大恒有限公司)。
[0022]所述的触摸屏为7寸电容触摸屏V2版TFTIXD模块5点触摸(正点原子ALIENTEK官方淘宝店)。
[0023]所述的嵌入式处理器为4核1.2G Cortex A9(嵌视科技)。
[0024]所述的USB接口为高速USB2.0接口(深圳创佳电脑CPU专营店)。
[0025]所述的通讯串口为RS232串口(顺馨电子)。
[0026]所述的PLC为西门子PLC模块S7-200 CPU224 6ES7214-1BD23-0XB8继电器型(山东凯美家居专营店)。
[0027]在实际应用中，将环形光源(I)固定到工业相机(2)上，将USB接口(4)连接嵌入式处理器(3)，将触摸屏排线接口(5)连接嵌入式处理器(3)，将电源接口(6)连接嵌入式处理器(3)，将通讯串口(8)连接嵌入式处理器(3)，将工业相机(2)数据线连接到USB接口(4)，将触摸屏(6)连接触摸屏排线接口(5)，将PLC(9)连接通讯串口(8)，将5V电源(II)连接电源接口(7)，将12V电源(10)连接环形光源(11)。
[0028]启动12V电源(10)和5V电源(11)、打开环形光源(I)、工业相机(2)嵌入式处理器(3)，调整环形光源(I)到合适的亮度，旋动工业相机(2)的光圈到合适的亮度，旋动工业相机(2)的焦距使拍摄图像清晰。对触摸屏(6)进行相关设置，开始采集焊缝图像，将焊缝位置点通过串口发送到PLC。
[0029]在工业实际操作过程中经常使用以下三种方式:(一)使用传统的焊接方式，可以通过机械方式来识别焊缝，通过机械传感器得到焊缝位置，发送给PLC进行焊缝跟踪；(二)通过PLC编程的方式，设计出固定的焊枪运动轨迹，进行焊接；(三)通过对机械臂进行人工示教来跟踪焊缝轨迹进行焊接。这三种方法都需要精准的焊件位置固定。方法一中PLC编程比较简单，识别焊缝的准确率达不到要求。方法二中需要精准的轨迹测量、复杂的PLC编程。方法三中需要人工示教存在标定误差和累计误差。本专利中的方法不需要精准的焊件位置固定，可以提高生产效率，降低人工成本。工业相机作为“眼睛”来识别焊缝，采用35mm镜头识别焊缝，对接焊缝的宽度为5个像素，实际焊缝宽度为0.5mm，识别精度为0.1mm，薄钢板搭接焊缝宽度为2个像素，搭接焊缝宽度为0.4mm，识别精度为0.2mm。本专利采用投票方法来识别焊缝，该方法已经在工业场合中使用，其准确率高达99%。
[0030]本实用新型中涉及的程序和协议均为嵌入式处理器固化自带的内容，为公知技术。
[0031 ]本实用新型未尽事宜为公知技术。
【主权项】
1.一种基于嵌入式的焊缝图像特征识别装置，其特征为该装置的组成包括环形光源、工业相机、嵌入式处理器、USB接口、触摸屏排线接口、触摸屏、电源接口、通讯串口、PLC、12V电源、5V电源，其连接关系为:USB接口、触摸屏排线接口、电源接口、通讯串口分别与嵌入式处理器相连；12V电源、环形光源、工业相机和USB接口依次相连；5V电源与电源接口相连；触摸屏与触摸屏排线接口相连；PLC与通讯串口相连。2.如权利要求1所述的基于嵌入式的焊缝图像特征识别装置，其特征为所述的环形光源为黑色LED环形灯;所述的嵌入式处理器为4核1.2G Cortex A9;所述的USB接口为高速USB2.0接口；所述的通讯串口为RS232串口；所述的PLC为西门子PLC模块S7-200 CPU2246ES7214-1BD23-0XB8 继电器型。
【专利摘要】本实用新型为一种基于嵌入式的焊缝图像特征识别装置，该装置的组成包括环形光源、工业相机、嵌入式处理器、USB接口、触摸屏排线接口、触摸屏、电源接口、通讯串口、PLC、12V电源、5V电源；其连接关系为：USB接口、触摸屏排线接口、电源接口、通讯串口分别与嵌入式处理器相连；12V电源、环形光源、工业相机与USB接口依次相连，？5V电源与电源接口相连；触摸屏与触摸屏排线接口相连；PLC与通讯串口相连。本实用新型可以准确识别窄对接焊缝、薄钢板搭接焊缝，具有成本低、精度高的优势。
【IPC分类】B23K37/00, G06T7/00
【公开号】CN205271215
【申请号】CN201521089089
【发明人】陈海永, 曹军旗, 王亚男
【申请人】河北工业大学, 天津爱普杰科技有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月22日