(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221049125 3.8 (22)申请日 2022.05.07 (71)申请人 广州东焊智能装备有限公司 地址 510000 广东省广州市番禺区石楼镇 大岭村菩山工业区2号厂房102 (72)发明人 巫飞彪　张少华　 (74)专利代理 机构 北京冠和权律师事务所 11399 专利代理师 万晶晶 (51)Int.Cl. B23K 37/00(2006.01) B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于视觉传感的移动焊接机器人的焊 缝识别跟踪系统 (57)摘要 本发明属于焊接机器人控制技术领域， 公开 了一种基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝 识别跟踪系统， 视觉传感模块， 用于通过摄像机 拍摄焊缝的光学图像， 并将光学图像转换为目标 视频， 传送至图像采集卡进行数字化， 形成焊缝 数字图像数据； 焊缝轨迹模块， 接收视觉传感模 块形成焊缝数字图像数据， 将获得的焊缝数字图 像数据发送到焊接机器人， 根据焊缝数字图像数 据形成焊缝轨迹数据； 焊接控制模块， 接受焊缝 轨迹模块的控制， 依据所述焊缝轨迹数据控制焊 枪沿着焊缝的位置并进行运动， 控制焊接机器人 的运动轴的伺服电机。 本发明能够获取足够的焊 缝图像， 为焊接机器人的控制以及焊缝轨迹的形 成提供了 完整的、 准确的数据。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 114769962 A 2022.07.22 CN 114769962 A 1.一种基于 视觉传感的移动焊接 机器人的焊缝识别跟踪系统， 其特 征在于， 包括： 视觉传感模块， 用于通过摄像机拍摄焊缝的光学图像， 并将光学图像转换为目标视频， 传送至图像采集 卡进行数字化， 形成焊缝 数字图像数据； 焊缝轨迹模块， 接收视觉传感模块形成焊缝数字 图像数据， 将获得的焊缝数字 图像数 据发送到焊接 机器人， 根据焊缝 数字图像数据形成焊缝轨 迹数据； 焊接控制模块， 接受焊缝轨迹模块的控制， 依据所述焊缝轨迹数据控制焊枪沿着焊缝 的位置并进行运动， 控制焊接 机器人的运动轴的伺服电机 。 2.如权利要求1所述的基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统， 其特征 在于， 所述视 觉传感模块包括： 图像转换子模块， 用于通过摄像机拍摄焊缝的光学图像， 并将所述光学图像转换为目 标视频； 图像数字化子模块， 用于将所述目标视频的信号传送至图像采集 卡进行数字化； 图像数据形成子模块， 用于形成所述焊缝 数字图像数据。 3.如权利要求2所述的基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统， 其特征 在于， 所述图像转换子模块包括： 光学图像处理单元， 用于将摄像机拍摄焊缝的光学图像分割获得前景区域和背景区 域； 对所述背 景区域进 行视觉深度的迭代变换， 并将 每次变换得到的图像存储为画 面帧， 得 到多帧光学图像； 多帧图像处理单元， 用于将多帧光学图像转换为灰度图， 中值滤波滤掉灰度图中的椒 盐噪声后对相邻两帧灰度图像中的像素点进行帧间差分， 得到处 理后的多帧光学图像； 视频信号获取 单元， 用于将处 理后的多帧光学图像进行拼接， 获得目标视频。 4.如权利要求2所述的基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统， 其特征 在于， 所述图像数字化子模块包括： 目标视频识别单元， 用于对图像采集卡接收的目标视频的信号实时进行处理， 对采集 到的目标视频进行识别； 噪声信号分离单 元， 用于采用数字高通滤波器处 理， 分离出噪声信号； 数字化转换单元， 用于对分离出 噪声信号的目标视频信号进行高速采样并完成数字化 转换。 5.如权利要求1所述的基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统， 其特征 在于， 所述焊缝轨 迹模块包括： 图像数据接收子模块， 通过 无线接收所述视 觉传感模块形成焊缝 数字图像数据； 焊缝控制子模块， 用于将获得的所述焊缝 数字图像数据发送到焊接 机器人； 焊缝轨迹数据形成子模块， 用于根据焊缝 数字图像数据形成焊缝轨 迹数据。 6.如权利要求5所述的基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统， 其特征 在于， 所述图像数据接收子模块包括： 中继节点单元， 用于实现源节点以定功率向所有中继节点广播信号， 中继节点从源节 点发射的信号中进行能量收集作为其后续的发射功 率； 中继节点对源节点广播的信号进 行 解码； 协作干扰节点选择单元， 用于以最大化中继节点和目的节点之间的信道增益为准则进权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114769962 A 2行中继节点的选择； 从剩余的中继节点中， 以最大化协作干扰节点和窃听节点之间的信道 增益为准则， 进行协作干扰节点的选择； 干扰信号发送单元， 用于实现被选出的中继节点将源节点发送的信号重新编码后转发 至目的节点， 被选出的协作干扰节点将干扰信号发送至窃听节点。 7.如权利要求5所述的基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统， 其特征 在于， 所述焊缝控制子模块包括： 控制程序生成单元， 用于获取焊缝数字 图像数据， 根据所述焊缝数字 图像数据调用对 应的焊接控制参数并生成焊接控制程序； 焊接控制单 元， 与所述控制程序生成单 元连接， 用于 接收所述焊接控制程序； 焊接运动单元， 与所述焊接控制单元连接， 所述焊接控制单元根据所述焊接控制程序 控制所述焊接运动单 元的运动； 焊接执行单元， 所述焊接执行单元设置于所述焊接运动单元上， 所述焊接控制单元根 据所述焊接控制程序控制所述焊接执 行单元进行焊接 。 8.如权利要求5所述的基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统， 其特征 在于， 所述焊缝轨 迹数据形成子模块包括： 焊缝轨迹数据处理单元， 将前一次接收到的焊缝轨迹数据作为合成焊缝轨迹数据； 再 接收到焊缝控制子模块的焊缝轨迹数据时， 将所述焊缝轨迹数据与合成焊缝轨迹数据进 行 合成以生成焊缝轨迹数据， 并将所述焊缝轨迹数据作为当前待合成焊缝数字图像数据； 所 述合成焊缝轨 迹数据为接收到焊缝控制子模块的焊缝轨 迹数据前一时刻接收的； 焊缝轨迹数据形成单元， 在接收到焊缝轨迹数据后， 每隔预设的时间接收一张焊缝轨 迹数据， 并在接 收到每一焊缝轨迹数据时， 将当前接 收到的焊缝轨迹数据与合成焊缝轨迹 数据进行合成以生成新的焊缝轨迹数据， 将所述新的焊缝轨迹数据作为当前待合成焊缝数 字图像数据； 目标轨迹点处理单元， 用于根据焊缝轨迹数据合成的时间顺序， 排序获取焊缝轨迹数 据的目标轨 迹点； 基于图像处 理算法提取目标轨 迹点获得焊缝轨 迹数据； 焊缝轨迹数据坐标单元， 用于根据实时获取的焊缝轨迹图像获得三维定位坐标的焊缝 轨迹数据。 9.如权利要求7所述的基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统， 其特征 在于， 所述焊接执 行单元包括： 获取子单 元， 用于获取焊缝轨 迹数据中各 结点相应的三维定位 坐标； 推演子单元， 用于在所述焊缝轨迹数据中各结点中确定起始 的推演点； 参照所述起始 的推演点， 从所述起始的推演点的后一结点起， 迭代地根据各结点相应的三维定位坐标进 行轨迹推演， 得到与各 结点相应的推演点； 轨迹匹配子单元， 用于确定所述推演点在所述焊缝轨迹数据中最大概率的三维定位坐 标， 得到与所述推演点匹配的三维定位 坐标； 轨迹纠正子单元， 用于将所述推演点所形成的推演轨迹的走向与匹配的三维定位坐标 的方向纠正 为一致。 10.如权利要求9所述的基于视觉传感的移动焊接机器人的焊缝识别跟踪系统， 其特征 在于， 所述轨 迹纠正子单 元包括：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114769962 A 3