[0033]所述高清摄像头用于采集焊枪姿态及其与焊缝的相对位置的光源信号，并将光源信号转换成图像数据信号输入到图像处理器；
[0034]所述图像处理器用于处理高清摄像头传输来的图像数据信号，提取图像的边缘特征，并根据焊缝熔池和焊枪图像边缘特征得到边缘点和焊枪的位置信息，再把信息数据反馈到的控制模块。
[0035]所述高清摄像头前端通过传动装置连接滤光模块31，所述滤光模块包括隔热玻璃片311和滤光片312，所述隔热玻璃片用于过滤焊接产生的烟尘，所述滤光片用于接收并过滤焊接时产生的弧光，过滤掉部分光线，仅让弧光波长与滤光片峰值波长相同的光进入高清摄像头。
[0036]所述控制模块包括:操作键盘、校准盒、显示器、CPU控制中心以及与其电路连接的存储器；
[0037]所述操作键盘用于输入焊接电压、电流参数；
[0038]所述校准盒用于焊接机器人焊枪的初步校准，把焊枪的焊丝与待焊焊缝的初始点对准；
[0039]所述显示器用于实时显示焊接状态；
[0040]CPU控制中心是中央处理器，是控制模块的数据处理核心；
[0041 ] 所述存储器用于存放待处理的图像数据。
[0042]所述图像处理器采用佳能DIGIC II 4数码图像处理器。
[0043]作为变换，所述图像处理器也可采用佳能DIGIC II1、DIGIC 4数码图像处理器，或索尼B1nz真实图像处理器。
[0044]工作原理
[0045]追踪系统可以在焊接过程中实时监控待焊焊缝，获取焊缝实际位置，依据该信息来判断焊枪下一步的运行轨迹。
[0046]追踪系统运用图像技术对待焊焊缝按一定距离进行反复线性扫描，从而获取图像，依据同一图像模糊和清晰的灰度变化差异，确定当前图像是否清晰，进而根据光学原理和优化算法调整追踪系统中高清摄像头相对焊枪的距离，获得的实时焊缝轨迹，把图像信息传送到焊接设备系统的控制模块，并通过执行机构实时调整焊枪的运动，从而保证焊接质量。
[0047]首先在获取焊枪与焊缝图像方面，本实用新型的设计方案是:提出图像灰度评价函数，实时高清摄像头采集的图像进行判断，并实时调整高清摄像头的焦距，使图像清晰度函数的曲线点位于峰值，从而获取清晰焊缝；其次，当高清摄像头获得清晰图像后，通过处理器处理，再把信息传送到焊接设备的控制模块，由控制模块发送指令给执行机构，执行机构采用谐波传动装置，以保证焊枪的调姿迅速，准确。
[0048]图像灰度评价函数，本实用新型中采用灰度差分梯度函数，灰度差分法是图像清晰度评价函数，计算量小并且能够便于硬件快速响应，使摄像头能够快速聚焦。
[0049]工作过程
[0050]设定焊枪与焊缝的实时位置为:St;实时图像灰度为H t；
[0051]执行机构启动，焊枪与待焊工件的焊缝事先找准定位好，该相对位置可以设定为一个最佳位置参数S，同时追踪系统开启，等待采集图像，把采集到的图像传送到图像处理器，图像清晰度值设定在H时为最佳图像。
[0052]当焊枪起弧后，高清摄像头开始拍照，从而采集图像，高清摄像头采集的图像传输到图像处理器，经过图像处理，计算出实时灰度值，把相关信息并行传送到焊接设备的控制模块和高清摄像头，把实时数据与设定值比较，通过调整使得实时值不断接近设定值。
【主权项】
1.一种弧焊机器人智能耦合系统，其特征在于:包括焊接设备系统(2)和追踪系统(3)； 所述焊接设备系统(2)包括焊枪(21)、用于控制焊枪姿态及其与焊缝的相对位置的执行机构(22)和用于接收图像处理器的信息数据、向执行机构发出控制焊枪姿态及其与焊缝相对位置的指令的控制模块(23); 所述控制模块(23)通过系统总线的伺服驱动控制接口(42)与执行机构(22)电路连接；所述执行机构与焊枪之间采用谐波传动； 所述追踪系统(3)包括用于采集焊枪姿态及其与焊缝相对位置的光源信号的高清摄像头(32)和用于处理高清摄像头传输来的图像数据信号的图像处理器(33)，所述高清摄像头与图像处理器连接，图像处理器通过系统总线的输入输出接口(41)与控制模块(23)连接。
2.如权利要求1所述的弧焊机器人智能耦合系统，其特征在于:所述高清摄像头前端通过传动装置连接滤光模块(31)，所述滤光模块包括用于过滤焊接时产生的烟尘的隔热玻璃片(311)和用于接收并过滤焊接时产生的弧光的滤光片(312)。
3.如权利要求1或2所述的弧焊机器人智能耦合系统，其特征在于:所述控制模块包括:用于输入焊接电压、电流参数的操作键盘、用于对焊枪进行初步校准的校准盒、用于实时显示焊接状态的显示器、用于数据处理的CPU控制中心以及与其电路连接的用于存放待处理图像数据的存储器。
4.如权利要求3所述的弧焊机器人智能耦合系统，其特征在于:所述图像处理器采用佳能DIGIC I1、DIGIC II1、DIGIC 4数码图像处理器，或索尼B1nz真实图像处理器。
【专利摘要】一种弧焊机器人智能耦合系统，包括焊接设备系统和追踪系统；焊接设备系统包括焊枪、用于控制焊枪姿态及其与焊缝的相对位置的执行机构和用于接收图像处理器的信息数据、向执行机构发出控制焊枪姿态及其与焊缝相对位置的指令的控制模块；控制模块通过系统总线的伺服驱动控制接口与执行机构电路连接；执行机构与焊枪之间采用谐波传动；所述追踪系统包括用于采集焊枪姿态及其与焊缝相对位置的光源信号的高清摄像头和用于处理高清摄像头传输来的图像数据信号的图像处理器，高清摄像头与图像处理器连接，图像处理器通过系统总线的输入输出接口与控制模块连接。该弧焊机器人智能耦合系统对焦速度快，图像判断准确，性能可靠，焊接质量好，适用范围广。
【IPC分类】B23K9-12, B23K9-32, B23K9-127
【公开号】CN204524507
【申请号】CN201520040197
【发明人】邵长春, 雷声勇, 李水明, 曾礼光, 陈鑫洋
【申请人】柳州铁道职业技术学院
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年1月20日