薄鋼板對(duì)接焊機(jī)器人焊接機(jī)器人控制方法

薄鋼板對(duì)接焊機(jī)器人焊接機(jī)器人控制方法

1圖像可視化組合實(shí)現(xiàn)焊槍到焊縫的初始點(diǎn)的定位控制目前，焊接和制造大傾角結(jié)構(gòu)時(shí)，幾乎只依賴手動(dòng)操作。在焊接過(guò)程中，焊接工人繼續(xù)觀察焊接和焊接之間的位置，及時(shí)調(diào)整焊接頭的位置，使焊接槍與中焊接職位一致。這顯然極大地提高了工人的工作量。焊接過(guò)程中的電弧和毒煙傷害了工人的健康，對(duì)平均切割和焊接技術(shù)的要求非常高。因此，人工焊接操作中的焊接質(zhì)量一致性差、效率低。焊接機(jī)器人的起始點(diǎn)識(shí)別與定位的目標(biāo)是:在沒(méi)有人工干預(yù)的情況下,實(shí)現(xiàn)焊槍精確對(duì)中焊縫的起始點(diǎn).這是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能化操作的第一步,直接影響到后續(xù)的機(jī)器人焊縫自動(dòng)跟蹤的性能.起始點(diǎn)定位主要包含縱向和橫向兩個(gè)位置定位.目前,起始點(diǎn)定位主要有兩種方式,包括機(jī)械定位和視覺(jué)引導(dǎo)定位.機(jī)械定位的特點(diǎn)是每次焊接時(shí),機(jī)械定位機(jī)構(gòu)將焊縫的起始點(diǎn)固定在一個(gè)位置,焊接機(jī)器人每次都從這個(gè)位置開(kāi)始焊接.但是定位機(jī)構(gòu)的磨損、焊槍位置變化和對(duì)接焊縫的加工制造偏差等因素都會(huì)影響定位精度,使得這種定位方式的適應(yīng)性很差.視覺(jué)引導(dǎo)定位通過(guò)視覺(jué)傳感系統(tǒng)確定焊槍和焊縫的初始位置偏差,進(jìn)而自動(dòng)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)起始點(diǎn)定位,具有很強(qiáng)的柔性,可以在多種外界干擾下實(shí)現(xiàn)起始點(diǎn)的精確定位,是一種非常有前途的方法.在基于視覺(jué)的起始點(diǎn)識(shí)別的文獻(xiàn)中,朱振友等人利用UP-6示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人,采用雙目立體視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行焊接機(jī)器人對(duì)初始焊接位置的識(shí)別,對(duì)中控制實(shí)現(xiàn)了焊縫起始點(diǎn)的位置定位.當(dāng)系統(tǒng)的取像距離為250mm~300mm時(shí),焊縫起始位置的識(shí)別成功率達(dá)到95%,此時(shí)對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的最大定位誤差為4mm.這個(gè)算法在寬度大于20mm的焊縫的起始點(diǎn)位置識(shí)別上可以滿足使用要求,但是難以滿足薄板對(duì)接焊縫的起始點(diǎn)識(shí)別精度小于0.5mm的要求.朱振友等人還提出了一種兩階段模板匹配的方法識(shí)別焊縫起始點(diǎn),首先利用全局匹配的方法剔除明顯的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)點(diǎn),然后利用局部動(dòng)態(tài)搜索方法尋找焊縫的起始點(diǎn).但是該文只是在圖像空間進(jìn)行了焊縫起始點(diǎn)的識(shí)別,沒(méi)有實(shí)現(xiàn)焊槍移動(dòng)到焊縫起始點(diǎn)的定位控制.Yan等人基于焊接小車,提出一種焊縫起始點(diǎn)的視覺(jué)控制方法,利用雙目視覺(jué)檢測(cè)焊槍和焊縫,經(jīng)過(guò)圖像處理和識(shí)別,進(jìn)而得到焊槍位置與焊縫位置的偏差,設(shè)計(jì)了模糊控制器,實(shí)現(xiàn)了焊槍對(duì)準(zhǔn)焊縫起始點(diǎn)位置.但是這種方法的最終精度依然取決于視覺(jué)系統(tǒng)的測(cè)量精度,對(duì)較寬的V型焊縫進(jìn)行起始點(diǎn)識(shí)別時(shí),能得到較好的效果.張俊強(qiáng)等人利用輪履式機(jī)器人進(jìn)行了焊縫起始點(diǎn)位置的識(shí)別和控制,他們首先在焊縫的起始點(diǎn)位置設(shè)置了一個(gè)“凸”字形狀主動(dòng)目標(biāo),進(jìn)而通過(guò)識(shí)別這個(gè)主動(dòng)目標(biāo)間接完成焊縫初始位置的識(shí)別,這種方法具有良好的魯棒性,但是最終的識(shí)別精度依賴于主動(dòng)目標(biāo)的手動(dòng)放置位置,而且放置主動(dòng)目標(biāo)這個(gè)額外的操作也限制了它在狹窄空間、未知空間場(chǎng)合的使用.此外,在目前的工業(yè)焊接領(lǐng)域,大部分的焊接工作由焊工操作焊接專機(jī)完成.在此類焊接機(jī)器人中,焊槍和攝像機(jī)存在一段距離,通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)可以把攝像機(jī)定位在焊縫起始點(diǎn)位置,但是由于焊槍位置在焊縫糾偏調(diào)節(jié)過(guò)程中的實(shí)時(shí)變化、換焊絲導(dǎo)致的焊槍位置變化,使得即使攝像機(jī)定位到起始點(diǎn)位置也很難保證焊槍對(duì)中焊縫,因此利用攝像機(jī)識(shí)別焊槍的位置信息,進(jìn)而精確調(diào)節(jié)焊槍的位置到焊縫的起始點(diǎn),是一個(gè)挑戰(zhàn)性的問(wèn)題.為了解決這些問(wèn)題,本文提出一種利用視覺(jué)傳感器獲取焊槍的位置信息,進(jìn)而精確調(diào)節(jié)焊槍的位置到焊縫的起始點(diǎn),實(shí)現(xiàn)集裝箱薄鋼板焊接機(jī)器人自動(dòng)定位焊槍到焊縫的起始位置的控制方法.2圖像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集裝箱薄鋼板焊接工藝要求采用二氧化碳惰性氣體保護(hù)焊,并實(shí)現(xiàn)單面焊接雙面成型.這種焊接工藝在焊接過(guò)程中產(chǎn)生大量的飛濺和弧光,飛濺有可能影響成像質(zhì)量甚至損害攝像機(jī)的鏡頭,強(qiáng)烈的弧光可能導(dǎo)致焊縫區(qū)域光線飽和,導(dǎo)致攝像機(jī)得不到有效的焊縫區(qū)域圖像.因此,為了盡可能減弱這兩種干擾對(duì)攝像機(jī)和圖像質(zhì)量的影響,在視覺(jué)識(shí)別和定位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上,一般把用于起始點(diǎn)識(shí)別、視覺(jué)伺服控制和視覺(jué)焊縫跟蹤的攝像機(jī)安裝在焊槍前方,并相隔一定的距離,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示.圖1中,攝像機(jī)安裝于焊槍的前面,Y軸方向行走機(jī)構(gòu)帶動(dòng)X軸方向糾偏調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、焊槍和視覺(jué)系統(tǒng)一起移動(dòng).行走機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)配有編碼器,用于檢測(cè)焊槍在Y軸的位置信息.兩塊集裝箱薄鋼板先通過(guò)點(diǎn)焊幾個(gè)位置拼接好并利用夾具機(jī)構(gòu)夾緊,糾偏調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制焊槍沿著生產(chǎn)線方向(即X軸方向)運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)起始點(diǎn)的定位和焊縫跟蹤.需要注意的是,圖1中的X和Y方向與圖2一致.焊槍定位到焊縫的起始點(diǎn)主要受3方面因素的影響:1)機(jī)械定位誤差導(dǎo)致每次焊接時(shí)焊縫的起始點(diǎn)位置發(fā)生變化,焊槍的起始位置也要隨之變化,如圖2所示;2)經(jīng)常換焊絲,導(dǎo)致需要重新定位焊槍,人為地引入了焊槍對(duì)準(zhǔn)焊縫的誤差;3)焊接過(guò)程中,焊縫方向與行走機(jī)構(gòu)方向不一致,需要不斷地進(jìn)行X軸方向上的糾偏控制,導(dǎo)致焊槍回到焊縫起始點(diǎn)時(shí)偏離最初的起始點(diǎn).這3個(gè)因素對(duì)起始點(diǎn)定位的影響過(guò)程簡(jiǎn)述如下.首次焊接時(shí),焊槍對(duì)準(zhǔn)焊縫1的起始點(diǎn),如圖2中的P1點(diǎn)所示.當(dāng)焊接完焊縫1后,焊槍回到P1位置,準(zhǔn)備焊接焊縫2.機(jī)械結(jié)構(gòu)定位誤差和集裝箱薄鋼板的接頭加工誤差將導(dǎo)致焊縫2的起始點(diǎn)P2與P1有較大的變化.因此,如何利用視覺(jué)系統(tǒng)識(shí)別焊縫和焊槍的位置信息,以便調(diào)整焊槍位置使其對(duì)準(zhǔn)焊縫起始點(diǎn)P2,是一個(gè)必須要解決的問(wèn)題.3識(shí)別和定位始于-就業(yè)點(diǎn)3.1工作流程及應(yīng)用為了使焊接機(jī)器人能夠自主地實(shí)現(xiàn)起始點(diǎn)識(shí)別和定位,本文采用3個(gè)步驟:1)開(kāi)發(fā)自動(dòng)識(shí)別點(diǎn)焊焊點(diǎn)中心的視覺(jué)圖像處理算法;2)開(kāi)發(fā)自動(dòng)識(shí)別焊縫的視覺(jué)圖像處理算法;3)獲得焊點(diǎn)中心和焊縫之間的偏差,把偏差傳遞給自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)視覺(jué)控制算法實(shí)現(xiàn)起始點(diǎn)的定位.詳細(xì)的工作流程如圖3所示.在圖3所示的工作流程中,每一步具體的操作方法如下:(1)確定焊槍在Y軸的初始位置和點(diǎn)焊位置,對(duì)于寬度相同的集裝箱板僅需設(shè)置一次位置;(2)點(diǎn)焊位置的設(shè)定與焊槍和圖像透鏡中心線的距離有關(guān),原則是保證焊槍回到起始點(diǎn)后攝像頭正好“看到”點(diǎn)焊點(diǎn);(3)焊槍到達(dá)設(shè)定的點(diǎn)焊位置后,控制系統(tǒng)控制焊接起弧,在集裝箱薄鋼板上實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊操作;(4)由于初始位置和點(diǎn)焊位置的預(yù)先設(shè)置,焊槍退到Y(jié)軸的初始位置后,攝像機(jī)正好觀察到點(diǎn)焊的焊點(diǎn);(5)視頻圖像處理算法識(shí)別焊槍中心位置,此位置的X軸坐標(biāo)作為起始點(diǎn)定位的參考值;(6)確定好起始點(diǎn)定位的參考值后,攝像機(jī)識(shí)別焊縫直線的X方向坐標(biāo)作為反饋值,用變量F表示;(7)根據(jù)圖像空間的參考值和反饋值的偏差,實(shí)施視覺(jué)伺服控制,當(dāng)偏差達(dá)到設(shè)定值Fset后定位結(jié)束.可以看到,為了使用上述的工作流程完成焊接機(jī)器人的起始點(diǎn)定位,需要解決3個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題:1)焊點(diǎn)的識(shí)別;2)焊縫的識(shí)別;3)視覺(jué)伺服定位控制.3.2焊槍中心識(shí)別由于攝像機(jī)不能夠直接看到焊槍的位置,因此工作流程的第3步采用了點(diǎn)焊操作,以便通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)間接估計(jì)焊槍的位置.理想情況下,點(diǎn)焊之后形成的焊點(diǎn)應(yīng)該是一個(gè)圓形區(qū)域,其圓心表征了焊槍的位置.然而,實(shí)際過(guò)程中,多種干擾因素影響焊點(diǎn)的識(shí)別,如點(diǎn)焊導(dǎo)致的焊點(diǎn)的不規(guī)則以及對(duì)焊縫起始點(diǎn)附近的飛濺、煙熏等,如圖4所示.可以看出,焊槍的中心在焊點(diǎn)上的特征是不斷變化的,或者是一個(gè)亮點(diǎn)或者處于圓心位置.進(jìn)一步可分析發(fā)現(xiàn),即使在焊點(diǎn)區(qū)域比較規(guī)則的情況下,其附近也存在多個(gè)圓形特征.實(shí)際上,影響點(diǎn)焊焊點(diǎn)的形狀的原因極其復(fù)雜,如受到電焊機(jī)的電流、電壓、接地線位置以及點(diǎn)焊時(shí)間、鋼板的厚度和表面涂層材料差異等眾多因素影響,這帶來(lái)了識(shí)別焊槍中心點(diǎn)的復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性.為此,本文提出了下面具有魯棒性的識(shí)別焊槍中心點(diǎn)的方法.3.2.1線性灰度變換為了消除煙熏、外界光照不均勻帶來(lái)的影響,使用下面的公式對(duì)圖像進(jìn)行線性灰度變換:式中,x表示原始圖像的灰度值,y表示線性變換后相應(yīng)圖像點(diǎn)的灰度值,a和b為預(yù)先設(shè)定的線性變換灰度閾值,用以調(diào)節(jié)圖像的整體亮度.3.2.2焊點(diǎn)區(qū)域邊緣定位算子由于圖像中存在大量噪聲,因此為了盡可能地抑制噪聲的干擾,同時(shí)較好地保留焊點(diǎn)區(qū)域的邊緣,本文采用Prewitt算子同時(shí)實(shí)現(xiàn)濾波和邊緣檢測(cè)的功能,其算子如下邊緣定位原理表示為式中,GT是預(yù)先設(shè)定的閾值,Gx、Gy表示行方向和列方向上的灰度值,通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)置可以保留較長(zhǎng)的、有效的邊緣.3.2.3霍夫變換識(shí)別圓形特征對(duì)焊點(diǎn)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)處理之后,得到的圖像上有大量的邊緣輪廓,由于點(diǎn)焊之后的焊點(diǎn)比較逼近圓形,因此采用霍夫變換方法提取其中的圓形作為特征點(diǎn)所在的感興趣區(qū)域,從而在這個(gè)區(qū)域中,通過(guò)進(jìn)一步的圖像處理來(lái)識(shí)別出焊槍的位置.利用這些有限的邊緣點(diǎn)進(jìn)行霍夫變換可以大大減少計(jì)算量,有利于提高實(shí)時(shí)性.而且在識(shí)別圓形特征過(guò)程中,采用的投票程序在參數(shù)空間完成.半徑為r、圓心坐標(biāo)為(m,n)的圓在參數(shù)空間表示為式中,(xi,yi)表示焊點(diǎn)圖像中的邊緣坐標(biāo)值,(m,n)為圓心,r為半徑.霍夫變換的基本思想是投票數(shù)計(jì)算,首先在參數(shù)空間建立一個(gè)3維的累加數(shù)組A(m,n,r),根據(jù)圖像數(shù)據(jù)點(diǎn)計(jì)算出對(duì)應(yīng)的A(m,n,r)累加和,A取最大值時(shí)對(duì)應(yīng)的三元組(m,n,r)確定了所識(shí)別的圓的圓心和半徑,即識(shí)別出焊點(diǎn)圖像中的圓形輪廓,如圖5所示,較大藍(lán)色圓圈表示識(shí)別的焊點(diǎn)圓形區(qū)域,紅色的加號(hào)中心表示焊點(diǎn)區(qū)域的圓心.3.2.4霍夫變換后的圖像得到圓形感興趣區(qū)域之后的下一個(gè)關(guān)鍵任務(wù)是得到焊槍的特征點(diǎn),即焊槍在圖像空間的位置.本文采用下面的方法.1)得到感興趣區(qū)域的內(nèi)接正方形所在區(qū)域的局部圖像Irect,如圖5中的紅色方框所示.2)對(duì)圖像Irect進(jìn)行濾波和邊緣檢測(cè)處理后,進(jìn)行霍夫變換,獲得能量集中的白色區(qū)域和焊槍的特征點(diǎn),如圖5中較小的圓圈區(qū)域中黑色加號(hào)所示.式中,Ftorch表示焊槍在圖像空間的特征坐標(biāo),as表示圖5所示的圖像感興趣區(qū)域Irect中能量集中的白色區(qū)域的小圓圈的圓心橫坐標(biāo).從圖5中可以看到,圖像Irect與原圖像相比尺寸大幅度減小,大大提高了計(jì)算效率.同時(shí),圖像Irect包含了能量集中的白色區(qū)域,外部的干擾也較小,因此提取特征點(diǎn)的效率和可靠性大大提高.得到圓形感興趣區(qū)域之后,根據(jù)專家的經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn),圓形區(qū)域內(nèi)部的白色區(qū)域?yàn)楹附訒r(shí)候的能量集中點(diǎn),這個(gè)位置就是焊槍的特征點(diǎn),如圖5中的較小的圓圈區(qū)域所示.此外,圖5中的2個(gè)焊點(diǎn)圖像是經(jīng)過(guò)線性灰度變換后的圖像,圖像的亮度和對(duì)比度具有較好的一致性,這樣的處理使得算法對(duì)光照等外部干擾具有較強(qiáng)的魯棒性.3.3焊縫定位控制通過(guò)焊槍的特征點(diǎn)識(shí)別,獲得了焊槍在圖像空間的位置,而且在焊接過(guò)程中,焊槍和攝像頭的剛性連接保證了焊槍的位置恒定不變.為了得到焊槍和焊縫之間的偏差,還需要得到焊縫在圖像空間的位置,即焊縫位置反饋?zhàn)鴺?biāo),焊縫直線如圖4和圖5所示.此處提取的是焊縫位置的反饋?zhàn)鴺?biāo),對(duì)于視覺(jué)伺服控制的成敗具有決定性的作用.因此為了提高反饋?zhàn)鴺?biāo)識(shí)別的魯棒性,根據(jù)不同焊縫寬度的情況,使用霍夫變換法來(lái)獲得焊縫位置反饋?zhàn)鴺?biāo).首先通過(guò)下面的梯度邊緣檢測(cè)算子獲取圖像列方向上的邊緣:式中,a1、a2、b1三個(gè)參數(shù)可根據(jù)焊縫的寬度適當(dāng)調(diào)節(jié),使得邊緣檢測(cè)算法具有魯棒性和較好的適應(yīng)性.得到梯度后,進(jìn)行邊緣提取,le是存儲(chǔ)邊緣的數(shù)組,j為邊緣點(diǎn)的列坐標(biāo).完成上面的操作之后,在每一行都提取到一個(gè)焊縫的中心點(diǎn),但是由于圖像存在很多的干擾,需要基于這些點(diǎn)進(jìn)行霍夫變換獲得焊縫的特征直線,以得到高精度的直線式中,k、c是焊縫特征直線的斜率和截距.焊縫直線特征點(diǎn)可用下式得到:式中,F是提取的圖像特征點(diǎn)坐標(biāo),為焊縫直線與圖像水平中線的交點(diǎn),也是定位控制時(shí)的反饋?zhàn)鴺?biāo),H為焊縫圖像的高度,x0為焊縫直線垂直圖像u軸時(shí)的特征點(diǎn)坐標(biāo).3.4圖像點(diǎn)圖像的圖像對(duì)比得到焊槍的特征點(diǎn)坐標(biāo)Ftorch和焊縫位置反饋?zhàn)鴺?biāo)F后,焊接機(jī)器人控制焊槍開(kāi)始自動(dòng)調(diào)節(jié),其視覺(jué)控制結(jié)構(gòu)如圖6所示.在焊槍起始點(diǎn)定位視覺(jué)控制過(guò)程中,首先使用攝像機(jī)采集點(diǎn)焊區(qū)域的圖像,使用3.2節(jié)提出的圖像處理和特征提取算法,得到點(diǎn)焊區(qū)域的焊槍的圖像坐標(biāo),此坐標(biāo)作為定位視覺(jué)伺服控制的目標(biāo)位置.然后使用3.3節(jié)的算法實(shí)時(shí)采集焊縫區(qū)域的圖像,得到焊縫的特征坐標(biāo)F,與表示焊槍位置的焊槍的特征點(diǎn)坐標(biāo)比較,在它們之間的偏差大于設(shè)定值Fset之前,焊接機(jī)器人一直對(duì)焊槍進(jìn)行調(diào)整,直到它們之間的偏差小于設(shè)定值Fset,焊槍的起始點(diǎn)定位控制過(guò)程結(jié)束,同時(shí)開(kāi)始下一步的焊縫跟蹤控制操作.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析復(fù)合器官僚機(jī)構(gòu)4.1圖像的采集控制集裝箱薄鋼板焊接機(jī)器人系統(tǒng)如圖7所示,由電焊機(jī)、送絲機(jī)構(gòu)、視覺(jué)控制器、焊槍、攝像頭、步進(jìn)電機(jī)和機(jī)械系統(tǒng)構(gòu)成.壓腳等機(jī)械系統(tǒng)可以壓緊集裝箱薄鋼板以減小焊接過(guò)程中的熱變形和振動(dòng)等多種干擾的影響.控制器采用歐姆龍的PLC,采用工業(yè)攝像機(jī)DH-HV315UC–M采集焊縫圖像,工業(yè)電腦、PLC和輔助的電氣單元構(gòu)成視覺(jué)控制器,可以實(shí)現(xiàn)焊縫視頻圖像的采集、通信、處理、識(shí)別、定位控制等多種功能.起始定位控制的執(zhí)行調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲杠、攝像機(jī)、光源和焊槍.采用PID控制器實(shí)現(xiàn)基于視覺(jué)的定位控制,控制過(guò)程直接在圖像空間進(jìn)行,不需要復(fù)雜的視覺(jué)標(biāo)定過(guò)程.比例、積分和微分增益分別為0.4、0.08和0.005,圖像空間的像素值和步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)之間的比例關(guān)系定義為脈沖當(dāng)量,其值為25脈沖/像素.但是要注意的是,起始點(diǎn)定位僅需要在生產(chǎn)線方向(即X軸方向)進(jìn)行,過(guò)程軸方向(即Y軸方向)上的起始位置由Y軸方向上的編碼器或者定位機(jī)械機(jī)構(gòu)來(lái)保證.4.2焊槍特征點(diǎn)圖像提取根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)易受光線干擾的特點(diǎn),為了驗(yàn)證焊槍特征點(diǎn)識(shí)別算法的可靠性,利用現(xiàn)場(chǎng)的集裝箱焊接機(jī)器人系統(tǒng)在不同位置、不同亮度、不同對(duì)比度下得到了兩類典型焊縫各10幅圖片進(jìn)行算法測(cè)試.焊槍特征點(diǎn)離焊縫距離較近和較遠(yuǎn)的兩種情況分別如圖8和圖9所示.在圖8和圖9中可以看到,對(duì)同一個(gè)焊點(diǎn)在不同位置和不同照度下,本文提出的算法可以可靠地實(shí)現(xiàn)感興趣區(qū)域的選擇,如圖中較大的藍(lán)色圓形區(qū)域所示.最終可靠地實(shí)現(xiàn)了焊槍特征點(diǎn)的識(shí)別和提取,如圖中較小的藍(lán)色圓形區(qū)域中的“+”所示.利用這兩組10幅圖像提取的坐標(biāo)如表1所示,分別為估計(jì)的焊槍特征點(diǎn)圖像坐標(biāo)、識(shí)別的焊槍特征點(diǎn)圖像坐標(biāo)、直線特征點(diǎn)圖像坐標(biāo).估計(jì)的焊槍特征點(diǎn)圖像坐標(biāo)是在圖像處理軟件打開(kāi)圖像之后,操作鼠標(biāo)到焊縫特征點(diǎn)位置得到的圖像坐標(biāo).通過(guò)這兩組數(shù)據(jù)可以看到,識(shí)別的焊槍特征點(diǎn)圖像坐標(biāo)與估計(jì)的焊槍特征點(diǎn)圖像坐標(biāo)誤差很小,最大的誤差6.8315像素是第1組的第4行數(shù)據(jù),此時(shí)對(duì)應(yīng)的世界坐標(biāo)系的誤差約為0.35mm,也能夠滿足薄鋼板焊接的工藝要求.此外,在圖8和圖9中,可以明顯地看到在不同條件下可以實(shí)現(xiàn)焊縫直線的識(shí)別,如圖中的紅色直線所示,進(jìn)而利用3.3節(jié)的算法得到焊縫直線的特征坐標(biāo),如表1中的直線特征點(diǎn)圖像坐標(biāo)所示.4.3初始點(diǎn)識(shí)別和定位控制的特點(diǎn)視覺(jué)系統(tǒng)識(shí)別出焊槍位置后,在圖像空間根據(jù)焊槍位置和測(cè)量的焊縫位置之間的偏差進(jìn)行定位控制,在整個(gè)控制過(guò)程根據(jù)偏差進(jìn)行PID運(yùn)算.由于焊槍和攝像頭的位置是剛性連接的,因此識(shí)別出焊槍的位置之后,無(wú)論調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)如何運(yùn)動(dòng),焊槍在圖像空間的位置是不變的.因此把焊縫的特征點(diǎn)位置調(diào)節(jié)到焊槍的特征點(diǎn)位置后就表示兩者的位置重合了,即焊槍在初始位置對(duì)準(zhǔn)了焊縫,從而實(shí)現(xiàn)了起始點(diǎn)定位控制.在控制過(guò)程中,被控量是焊縫的特征值在圖像空間的位置,系統(tǒng)的設(shè)定值是焊槍在圖像空間的位置.如圖6所示,控制量u是脈沖數(shù),用來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)以執(zhí)行生產(chǎn)線X軸方向的起始點(diǎn)定位調(diào)節(jié),得到的控制量的變化曲線如圖10所示.