焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別方法及識(shí)別裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別裝置，涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，該姿態(tài)識(shí)別裝置包括控制系統(tǒng)，以及分別與控制系統(tǒng)連接的攝像機(jī)和至少兩個(gè)激光頭，控制系統(tǒng)觸發(fā)激光頭和攝像機(jī)工作，激光頭發(fā)出激光束，照射待識(shí)別的焊接襯墊片的表面，在表面形成激光跡線，攝像機(jī)采集激光跡線的圖像，并傳入控制系統(tǒng)進(jìn)行分析識(shí)別該焊接襯墊片的姿態(tài)，本發(fā)明能夠自動(dòng)對(duì)焊接襯墊片的擺放姿態(tài)進(jìn)行識(shí)別，效率高，精確率高。本發(fā)明還提供一種焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別方法及識(shí)別裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別方法及識(shí)別裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在船舶、壓力容器、橋梁等各種大型鋼結(jié)構(gòu)及設(shè)備的制造中，經(jīng)常需要進(jìn)行厚鋼板對(duì)接焊，初期多采用開(kāi)坡口雙面焊工藝對(duì)厚鋼板進(jìn)行對(duì)接焊，首先對(duì)將厚鋼板的對(duì)接處的一面焊好后，再清除焊縫背面焊渣、并打磨，然后再焊接對(duì)接處的背面，此工藝費(fèi)時(shí)費(fèi)力，特別是清理背面焊渣難度很大，清理不干凈還會(huì)影響焊縫質(zhì)量。為了避免開(kāi)坡口雙面焊的缺陷，目前多采用單面焊接工藝對(duì)厚鋼板進(jìn)行對(duì)接焊，但焊接作業(yè)時(shí)的高溫電弧會(huì)熔化焊絲和工件形成高溫熔液，高溫熔液滴落非常危險(xiǎn)，陶質(zhì)焊接襯墊即是一種用于防止高溫熔液通過(guò)焊縫流下的襯墊材料，大大提高了焊接質(zhì)量和焊接速度，焊接襯墊構(gòu)成的焊接襯墊組在本領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。
[0003]圖1為焊接襯墊組的結(jié)構(gòu)示意圖，參見(jiàn)圖1所示，該焊接襯墊組010包括基材層011和由約20個(gè)方塊狀焊接襯墊片012按照同一姿態(tài)順次排列而成的襯墊條013，襯墊條013位于基材層oil上。
[0004]焊接襯墊片是通過(guò)沖壓燒結(jié)定型后的異形塊狀結(jié)構(gòu)，其可放置成不同的姿態(tài)，利用焊接襯墊片制造焊接襯墊組時(shí)，需要使所有焊接襯墊片按照同一姿態(tài)順次排列(每個(gè)焊接襯墊片均沿長(zhǎng)度方向布置，且相同面朝前，相同朝后，相同朝上，相同朝下)，形成襯墊條，然后將基材層覆蓋粘貼于襯墊條以形成焊接襯墊組。
[0005]目前，利用焊接襯墊片制造焊接襯墊組時(shí)，焊接襯墊片隨機(jī)存儲(chǔ)在一儲(chǔ)物籃中，再通過(guò)輸送帶將其運(yùn)輸至貼標(biāo)裝置內(nèi)進(jìn)行基材層的覆蓋粘貼。焊接襯墊片在運(yùn)輸過(guò)程中存在八種擺放方式(姿態(tài))，需要人工將焊接襯墊片調(diào)整擺放成同一姿態(tài)，但是人工操作，工作量非常大，效率較低，而且容易出錯(cuò)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別方法，對(duì)焊接襯墊片的擺放姿態(tài)進(jìn)行識(shí)別，效率高，精確率高。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別裝置，其能夠自動(dòng)對(duì)焊接襯墊片的擺放姿態(tài)進(jìn)行識(shí)別，效率高，精確率高。
[0008]本發(fā)明的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0009]—種焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別方法，其包括以下步驟:
[0010]將激光束照射待識(shí)別的焊接襯墊片的表面，在表面形成激光跡線；以及采集激光跡線的圖像，并根據(jù)圖像進(jìn)行分析識(shí)別焊接襯墊片的姿態(tài)。
[0011]—種焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別裝置，其包括控制系統(tǒng)，以及分別與控制系統(tǒng)連接的攝像機(jī)和至少兩個(gè)激光頭，其中，
[0012]控制系統(tǒng)，觸發(fā)激光頭和攝像機(jī)工作；
[0013]激光頭，發(fā)出激光束，照射待識(shí)別的焊接襯墊片的表面，在表面形成激光跡線；
[0014]攝像機(jī)，采集激光跡線的圖像，并傳入控制系統(tǒng)進(jìn)行分析識(shí)別焊接襯墊片的姿態(tài)。
[0015]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述待識(shí)別的焊接襯墊片置于輸送帶上進(jìn)行輸送，姿態(tài)識(shí)別裝置還包括與控制系統(tǒng)連接的定位傳感器，定位傳感器感應(yīng)經(jīng)過(guò)的焊接襯墊片，發(fā)出脈沖信號(hào)至控制系統(tǒng)，以觸發(fā)激光頭和攝像機(jī)工作。
[0016]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述控制系統(tǒng)包括相互連接的控制器和工控機(jī)，控制器分別與定位傳感器、激光頭和攝像機(jī)連接，工控機(jī)與攝像機(jī)連接。
[0017]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述工控機(jī)為主控制界面，用于初始化控制器，以及接收攝像機(jī)傳入的激光跡線的圖像，根據(jù)圖像分析識(shí)別焊接襯墊片的姿態(tài)，并發(fā)出相應(yīng)指令信號(hào)以挑選具有特定姿態(tài)的焊接襯墊片。
[0018]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述激光頭發(fā)出的激光束是位于同一平面的發(fā)散激光線，激光束所在平面與待識(shí)別的焊接襯墊片的頂面之間的夾角為α，α = 30°-60°。
[0019]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述激光頭的數(shù)目為兩個(gè)，兩個(gè)激光頭照射待識(shí)別的焊接襯墊片的表面形成的兩條激光跡線相交，相交點(diǎn)位于表面的中心區(qū)域。
[0020]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述攝像機(jī)朝向待識(shí)別的焊接襯墊片的表面，攝像機(jī)的焦點(diǎn)延長(zhǎng)線與相交點(diǎn)重合。
[0021]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述攝像機(jī)與待識(shí)別的焊接襯墊片的頂面之間的夾角為β，β = 30° -60。ο
[0022]在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述攝像機(jī)安裝有用于過(guò)濾環(huán)境光透過(guò)激光的濾光片。
[0023]本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是:本發(fā)明實(shí)施例的姿態(tài)識(shí)別裝置包括控制系統(tǒng)，以及分別與控制系統(tǒng)連接的攝像機(jī)和至少兩個(gè)激光頭，該姿態(tài)識(shí)別裝置依據(jù)姿態(tài)識(shí)別方法，首先通過(guò)控制系統(tǒng)觸發(fā)激光頭和攝像機(jī)工作;接著激光頭發(fā)出激光束，照射待識(shí)別的焊接襯墊片的表面，在表面形成激光跡線;攝像機(jī)采集激光跡線的圖像，并傳入控制系統(tǒng)進(jìn)行分析識(shí)別該焊接襯墊片的姿態(tài)。本發(fā)明實(shí)施例的姿態(tài)識(shí)別方法及識(shí)別裝置能夠自動(dòng)對(duì)焊接襯墊片的擺放姿態(tài)進(jìn)行識(shí)別，效率高，精確率高。
【附圖說(shuō)明】
[0024]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0025]圖1為焊接襯墊組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為焊接襯墊片的正面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為焊接襯墊片的反面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1提供的一種焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5為本發(fā)明實(shí)施例2至實(shí)施例4提供的焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖6為本發(fā)明實(shí)施例2至實(shí)施例4中激光頭、攝像機(jī)與焊接襯墊片的位置示意圖；
[0031]圖7為本發(fā)明實(shí)施例2提供的姿態(tài)識(shí)別裝置采集的焊接襯墊片的模板圖像。
[0032]圖中:[〇〇33]010-焊接襯墊組，011-基材層，012-焊接襯墊片，013-襯墊條，014-第一長(zhǎng)方形面，015-第二長(zhǎng)方形面，016-第一梯形面，017-第二梯形面，018-第三長(zhǎng)方形面，019-凹槽； [〇〇34]100、200-姿態(tài)識(shí)別裝置，110-控制系統(tǒng)，111-工控機(jī)，112-控制器、120-攝像機(jī)，130-激光頭，140-定位傳感器?！揪唧w實(shí)施方式】[〇〇35]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。[〇〇36]因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0037]應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類(lèi)似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。
[0038]在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“豎直”、“水平”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0039]在本發(fā)明的描述中，還需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”、 “安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0040]參見(jiàn)圖1所示，本發(fā)明提供一種焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別方法，其包括以下步驟:[0041 ]將激光束照射待識(shí)別的焊接襯墊片012的表面，在表面形成激光跡線；以及 [〇〇42]采集激光跡線的圖像，并根據(jù)圖像進(jìn)行分析識(shí)別該焊接襯墊片012的姿態(tài)。[〇〇43] 第一實(shí)施例
[0044]參見(jiàn)圖1和圖4所示，本實(shí)施例提供一種焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別裝置100,其包括控制系統(tǒng)110，以及分別與控制系統(tǒng)110連接的攝像機(jī)120和至少兩個(gè)激光頭130。
[0045]其中，控制系統(tǒng)110,觸發(fā)激光頭130投射激光工作和攝像機(jī)120拍照工作。
[0046]激光頭130，發(fā)出線型激光束，照射待識(shí)別的焊接襯墊片012的表面，在表面形成激光跡線(散射光)。
[0047]攝像機(jī)120,采集激光跡線的圖像，并以數(shù)據(jù)的形式傳入控制系統(tǒng)110進(jìn)行分析識(shí)別該焊接襯墊片012的姿態(tài)。攝像機(jī)120為面陣CCD攝像機(jī)或CMOS攝像機(jī)，攝像機(jī)120優(yōu)選為面陣CCD攝像機(jī)120。由于激光是單色性很好的光，其頻率范圍很小，而環(huán)境的自然光是復(fù)色光，其頻率范圍很大，攝像機(jī)120安裝有用于過(guò)濾環(huán)境光透過(guò)激光的濾光片，濾光片可以濾除環(huán)境光的干擾。
[0048]第二實(shí)施例
[0049]參見(jiàn)圖1和圖5所示，本實(shí)施例提供一種焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別裝置200，是針對(duì)放置于輸送帶上，由輸入端向輸出端輸送的焊接襯墊片012進(jìn)行姿態(tài)識(shí)別，以確定焊接襯墊的姿態(tài)，便于后續(xù)的氣缸或機(jī)械手分選出具有特定姿態(tài)的焊接襯墊片012 ο本實(shí)施例的姿態(tài)識(shí)別裝置200包括控制系統(tǒng)110，以及分別與控制系統(tǒng)110連接的定位傳感器140、攝像機(jī)120和至少兩個(gè)激光頭130?？刂葡到y(tǒng)110具體包括相互連接的控制器112和工控機(jī)111，控制器112分別與定位傳感器140、激光頭130和攝像機(jī)120連接，工控機(jī)111與攝像機(jī)120連接。其中:
[0050]定位傳感器140設(shè)置于輸送帶靠近輸入端的正上方，感應(yīng)經(jīng)過(guò)的待識(shí)別的焊接襯墊片012，發(fā)出脈沖信號(hào)至控制系統(tǒng)110，以觸發(fā)激光頭130投射激光和攝像機(jī)120拍照。
[0051]激光頭130朝向輸送帶靠近輸出端的區(qū)域，發(fā)出線型激光束，照射待識(shí)別的焊接襯墊片012的表面，在表面形成激光跡線。
[0052]攝像機(jī)120朝向輸送帶靠近輸出端的區(qū)域，采集激光跡線的圖像，并以數(shù)據(jù)的形式傳入控制系統(tǒng)110進(jìn)行分析識(shí)別該焊接襯墊片012的姿態(tài)。
[0053]控制器112是指按照預(yù)定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)和反向的主令裝置?？刂破?12由程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時(shí)序產(chǎn)生器和操作控制器112組成，它是發(fā)布命令的“決策機(jī)構(gòu)”，即完成協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作。本實(shí)施中的控制器112主要是用于觸發(fā)激光頭130投射激光、觸發(fā)攝像機(jī)120拍照。
[0054]工控機(jī)111是一種采用總線結(jié)構(gòu)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程及機(jī)電設(shè)備、工藝裝備進(jìn)行檢測(cè)與控制的工具總稱(chēng)。工控機(jī)111具有重要的計(jì)算機(jī)屬性和特征，如具有計(jì)算機(jī)CPU、硬盤(pán)、內(nèi)存、夕卜設(shè)及接口，并有操作系統(tǒng)、控制網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議、計(jì)算能力、友好的人機(jī)界面。本實(shí)施例中的工控機(jī)111作為控制系統(tǒng)110的主控制界面，用于初始化控制器112，對(duì)控制器112參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，以及接收攝像機(jī)120傳入的激光跡線的圖像，根據(jù)圖像分析識(shí)別焊接襯墊片012的姿態(tài)，并發(fā)出相應(yīng)指令信號(hào)以挑選具有特定姿態(tài)的焊接襯墊片012。
[0055]攝像機(jī)120和工控機(jī)111是依據(jù)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)而建立的，機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷的技術(shù)。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是指通過(guò)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品(即本實(shí)施例中的攝像機(jī)120)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，再傳送給專(zhuān)用的圖像處理系統(tǒng)(即本實(shí)施例中的工控機(jī)111)，得到被攝目標(biāo)的形態(tài)信息，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)，再對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而得到根據(jù)判別結(jié)果。
[0056]參見(jiàn)圖6所示，激光頭130發(fā)出的激光束是位于同一平面的發(fā)散激光線，激光束所在平面與待識(shí)別的焊接襯墊片012的頂面之間的夾角為α = 30°-60°，本實(shí)施例中α優(yōu)選為45°。攝像機(jī)120與待識(shí)別的焊接襯墊片012的頂面之間的夾角為β = 30°-60°，本實(shí)施例中β優(yōu)選為45°。
[0057]本實(shí)施例中的激光頭130、攝像機(jī)120和待識(shí)別的焊接襯墊片012構(gòu)成激光三角法的特征，激光三角法具有非接觸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾性強(qiáng)，測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，可用于實(shí)時(shí)在線快速檢測(cè)。激光器產(chǎn)生的激光束以一定角度照射到待識(shí)別的焊接襯墊片012的表面上，形成一條激光跡線(激光帶)；攝像機(jī)120以一定角度接收激光跡線的散射光，從而可獲得待識(shí)別的焊接襯墊片012的表面被照區(qū)域的截面形狀或輪廓，形成激光跡線的圖像。[〇〇58]而且，本實(shí)施例中激光頭130的數(shù)目為兩個(gè)，兩個(gè)激光頭130分別與待識(shí)別的焊接襯墊片012的表面呈銳角a照射于該焊接襯墊片012的表面，各形成的一條激光跡線(亮線)， 兩條激光跡線垂直相交，且相交點(diǎn)位于表面的中心區(qū)域，該兩條激光跡線對(duì)應(yīng)待識(shí)別的焊接襯墊片012表面的兩垂直截面的形狀，根據(jù)兩條激光跡線，即可判斷焊接襯墊片012的姿態(tài)。攝像機(jī)120朝向待識(shí)別的焊接襯墊片012的表面，也與瓷塊平面呈銳角0，攝像機(jī)120焦點(diǎn)的延長(zhǎng)線與相交點(diǎn)重合，攝像機(jī)120對(duì)激光跡線的取像效果較好。尤其是當(dāng)a = 0 = 45°時(shí)，待識(shí)別的焊接襯墊片012表面的成像取像效果最好。[〇〇59] 姿態(tài)識(shí)別裝置200的工作原理:[〇〇6〇]待識(shí)別的焊接襯墊片012放置于輸送帶上進(jìn)行輸送，當(dāng)待識(shí)別的焊接襯墊片012輸送至定位傳感器140的正下方時(shí)，定位傳感器140感受到光線強(qiáng)度的變化，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并以脈沖信號(hào)的形式發(fā)送給控制器112。
[0061]控制器112接收到脈沖信號(hào)，控制器112觸發(fā)激光頭130和攝像機(jī)120工作，此時(shí)，定位傳感器140正下方的待識(shí)別的焊接襯墊片012輸送至激光頭130和攝像機(jī)120的工作區(qū)域內(nèi)，激光頭130發(fā)出線型激光束，照射待識(shí)別的焊接襯墊片012的表面，在表面形成激光跡線，觸發(fā)攝像機(jī)120采集激光跡線的圖像，并以數(shù)據(jù)的形式傳入工控機(jī)111內(nèi)存。
[0062]工控機(jī)111實(shí)時(shí)讀取內(nèi)存中的圖像信息，通過(guò)圖像識(shí)別算法分析圖像，識(shí)別對(duì)應(yīng)焊接襯墊片012的姿態(tài)(擺放方位)，上述過(guò)程不斷重復(fù)進(jìn)行，可實(shí)現(xiàn)大量焊接襯墊片012姿態(tài)的實(shí)時(shí)連續(xù)檢測(cè)。進(jìn)而工控機(jī)111根據(jù)焊接襯墊片012的姿態(tài)發(fā)出相應(yīng)的指令信號(hào)，控制輸送后續(xù)的氣缸或機(jī)械手分選出具有特定姿態(tài)的焊接襯墊片012。
[0063]本實(shí)施例中，在使用姿態(tài)識(shí)別裝置200對(duì)放置于輸送帶上的待識(shí)別的焊接襯墊片 012進(jìn)行姿態(tài)識(shí)別檢測(cè)前，需要首先采集焊接襯墊片012的模板圖像，存入工控機(jī)111中，便于實(shí)際對(duì)待識(shí)別的焊接襯墊片012進(jìn)行姿態(tài)識(shí)別時(shí)，工控機(jī)111根據(jù)攝像機(jī)120采集的圖像與模板圖像，通過(guò)圖像識(shí)別算法，識(shí)別對(duì)應(yīng)焊接襯墊片012的姿態(tài)。[〇〇64]參見(jiàn)圖2和圖3所示，焊接襯墊片012的頂面為第一長(zhǎng)方形面014,第一長(zhǎng)方形面014 的兩條長(zhǎng)邊分別連接有一個(gè)傾斜向下的第二長(zhǎng)方形面015,第一長(zhǎng)方形的一條窄邊連接有第一梯形面016,另一條窄邊連接有第二梯形面017,兩個(gè)第二長(zhǎng)方形面015、第一梯形面016 和第二梯形面017的側(cè)邊順次連接在一起。焊接襯墊片012的底面為與頂面平行的第三長(zhǎng)方形面018,第三長(zhǎng)方形面018開(kāi)設(shè)有沿長(zhǎng)度方向設(shè)置的凹槽019。焊接襯墊片012的第一梯形面016和第二梯形面017形狀不同，焊接襯墊片012的前側(cè)面和后側(cè)面形狀不同，因此焊接襯墊片012共有8種不同的擺放姿態(tài)。[〇〇65]為了使焊接襯墊片012按照同一姿態(tài)順次排列(每個(gè)焊接襯墊片012均沿長(zhǎng)度方向布置，且相同面朝前，相同面朝后，相同面朝上，相同面朝下)，以便于形成襯墊條〇13(此時(shí)所有襯墊片的凹槽019拼接成一條長(zhǎng)凹槽019)，然后將基材層011覆蓋粘貼于襯墊片的正面形成焊接襯墊組010。使用時(shí)，通過(guò)基材層011將襯墊條013粘貼在對(duì)接縫背面，使長(zhǎng)凹槽019 朝向接縫縫隙。[〇〇66]采集焊接襯墊片012的模板圖像方法如下:
[0067]將焊接襯墊片012分別擺放呈8種不同的姿態(tài)，放置于輸送帶上進(jìn)行輸送，姿態(tài)識(shí)別裝置200的兩個(gè)激光頭130發(fā)出線型激光束，照射焊接襯墊片012的表面，在表面形成兩條垂直相交的激光跡線;攝像機(jī)120分別采集8種不同的姿態(tài)的焊接襯墊片012對(duì)應(yīng)的激光跡線的圖像，即為8幅模板圖像，如圖7所示，將8幅模板圖像編號(hào)為(1)至(8)，存入工控機(jī)111 的模板文件中，圖中每幅圖像都包含了兩條交叉的激光跡線，反映了焊接襯墊片012處于不同擺放姿態(tài)時(shí)表面(觀察面)的形狀特征。[〇〇68]實(shí)際對(duì)待識(shí)別的焊接襯墊片012進(jìn)行姿態(tài)識(shí)別時(shí)，工控機(jī)111識(shí)別對(duì)應(yīng)焊接襯墊片 012的姿態(tài)的方法是:采用圖像識(shí)別算法中的模板匹配方法，將攝像機(jī)120采集的圖像與模板圖像進(jìn)行匹配識(shí)別。
[0069]模板匹配是把不同傳感器或同一傳感器在不同時(shí)間、不同成像條件下對(duì)同一景物獲取的兩幅或多幅圖像在空間上對(duì)準(zhǔn)，或根據(jù)已知模式到另一幅圖中尋找相應(yīng)模式的處理方法。
[0070]模板匹配算法計(jì)算模板和匹配區(qū)域的相似程度以最相似位置為匹配點(diǎn)。由于模板需要在匹配區(qū)域上逐次匹配，運(yùn)算量很大。所以選擇匹配公式對(duì)整個(gè)匹配的效率有極大的影響。工控機(jī)111的數(shù)據(jù)處理能力有限，需要針對(duì)激光跡線圖像的特點(diǎn)來(lái)簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型，選定計(jì)算量最小的計(jì)算公式。模板尺寸對(duì)系統(tǒng)性能和計(jì)算量影響也較大。模板過(guò)大導(dǎo)致動(dòng)態(tài)特性變差;過(guò)小又會(huì)減少目標(biāo)的特征數(shù)據(jù)量，降低匹配的敏感程度，增大目標(biāo)檢測(cè)難度。
[0071]觀察實(shí)際模板匹配運(yùn)算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，匹配點(diǎn)附近的匹配誤差迅速下降，明顯區(qū)別于其它位置。針對(duì)這一特點(diǎn)，采用粗精匹配結(jié)合的算法迅速鎖定匹配點(diǎn)大致區(qū)域，可大大降低整體匹配次數(shù)。具體實(shí)現(xiàn)方法:先跳動(dòng)著隔幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)行一次粗匹配，大致框定匹配區(qū)域，然后在附近區(qū)域逐一檢索獲得最佳匹配點(diǎn)。運(yùn)算量可減少到三分之一以下，且目標(biāo)提取效果相當(dāng)好。
[0072]因?yàn)橹恍枵业阶钚∑ヅ湔`差的位置，不必完整計(jì)算每一位置的絕對(duì)匹配誤差，而以已經(jīng)計(jì)算的最小匹配誤差作為最大允許誤差。若計(jì)算誤差大于該最大允許誤差，就肯定不是最佳匹配點(diǎn)，可以提前結(jié)束計(jì)算，進(jìn)入下一匹配位置的計(jì)算;如果匹配完成后仍小于最大允許誤差，就用當(dāng)前誤差替換最大允許誤差，并把該點(diǎn)作為潛在的匹配位置記錄下來(lái)。
[0073]將采集的待測(cè)圖像分別按上述方法與模板圖像中的各模板匹配，通過(guò)比較他們之間的最小匹配誤差，來(lái)對(duì)待測(cè)圖像的進(jìn)行分類(lèi)與識(shí)別。[〇〇74] 第三實(shí)施例
[0075]參見(jiàn)圖5和圖6所示，本實(shí)施例提供一種焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別裝置200,其結(jié)構(gòu)與第二實(shí)施例中的姿態(tài)識(shí)別裝置200結(jié)構(gòu)大體相同，不同之處在于:激光頭130發(fā)出的激光束是位于同一平面的發(fā)散激光線，激光束所在平面與待識(shí)別的焊接襯墊片012的頂面之間的夾角為a = 30°，攝像機(jī)120與待識(shí)別的焊接襯墊片012的頂面之間的夾角為￠ = 60°。
[0076]第四實(shí)施例
[0077]參見(jiàn)圖5和圖6所示，本實(shí)施例提供一種焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別裝置200,其結(jié)構(gòu)與第二實(shí)施例中的姿態(tài)識(shí)別裝置200結(jié)構(gòu)大體相同，不同之處在于:激光頭130發(fā)出的激光束是位于同一平面的發(fā)散激光線，激光束所在平面與待識(shí)別的焊接襯墊片012的頂面之間的夾角為a = 60°，攝像機(jī)120與待識(shí)別的焊接襯墊片012的頂面之間的夾角為￠ = 30°。[〇〇78]綜上所述，本發(fā)明提供一種焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別方法及識(shí)別裝置，自動(dòng)對(duì)焊接襯墊片的擺放姿態(tài)進(jìn)行識(shí)別，效率高，精確率高。
[0079]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別方法，其特征在于，其包括以下步驟:將激光束照射待識(shí)別的焊接襯墊片的表面，在所述表面形成激光跡線；以及采集所述激光跡線的圖像，并根據(jù)所述圖像進(jìn)行分析識(shí)別所述焊接襯墊片的姿態(tài)。2.—種焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別裝置，其特征在于，其包括控制系統(tǒng)，以及分別與所述控 制系統(tǒng)連接的攝像機(jī)和至少兩個(gè)激光頭，其中，所述控制系統(tǒng)，觸發(fā)所述激光頭和所述攝像機(jī)工作；所述激光頭，發(fā)出激光束，照射待識(shí)別的焊接襯墊片的表面，在所述表面形成激光跡 線；所述攝像機(jī)，采集所述激光跡線的圖像，并傳入所述控制系統(tǒng)進(jìn)行分析識(shí)別所述焊接 襯墊片的姿態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別裝置，所述待識(shí)別的焊接襯墊片置于 輸送帶上進(jìn)行輸送，其特征在于，所述姿態(tài)識(shí)別裝置還包括與所述控制系統(tǒng)連接的定位傳 感器，所述定位傳感器感應(yīng)經(jīng)過(guò)的所述焊接襯墊片，發(fā)出脈沖信號(hào)至所述控制系統(tǒng)，以觸發(fā) 所述激光頭和所述攝像機(jī)工作。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括 相互連接的控制器和工控機(jī)，所述控制器分別與所述定位傳感器、所述激光頭和所述攝像 機(jī)連接，所述工控機(jī)與所述攝像機(jī)連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別裝置，其特征在于，所述工控機(jī)為主控 制界面，用于初始化所述控制器，以及接收所述攝像機(jī)傳入的所述激光跡線的所述圖像，根 據(jù)所述圖像分析識(shí)別所述焊接襯墊片的姿態(tài)，并發(fā)出相應(yīng)指令信號(hào)以挑選具有特定姿態(tài)的 所述焊接襯墊片。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別裝置，其特征在于，所述激光頭發(fā)出的 所述激光束是位于同一平面的發(fā)散激光線，所述激光束所在平面與所述待識(shí)別的焊接襯墊 片的頂面之間的夾角為a，所述a = 30°-60°。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別裝置，其特征在于，所述激光頭的數(shù)目 為兩個(gè)，兩個(gè)所述激光頭照射所述待識(shí)別的焊接襯墊片的所述表面形成的兩條所述激光跡 線相交，相交點(diǎn)位于所述表面的中心區(qū)域。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別裝置，其特征在于，所述攝像機(jī)朝向所 述待識(shí)別的焊接襯墊片的所述表面，所述攝像機(jī)的焦點(diǎn)延長(zhǎng)線與所述相交點(diǎn)重合。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別裝置，其特征在于，所述攝像機(jī)與所述 待識(shí)別的焊接襯墊片的頂面之間的夾角為0，所述￠ = 30°-60°。10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊接襯墊片的姿態(tài)識(shí)別裝置，其特征在于，所述攝像機(jī)安裝 有用于過(guò)濾環(huán)境光透過(guò)激光的濾光片。
【文檔編號(hào)】G01C11/00GK106017420SQ201610347520
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日
【發(fā)明人】王孌
【申請(qǐng)人】武漢輕工大學(xué)