(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 202210668358.6 (22)申请日 2022.06.14 (71)申请人 广东天太 机器人有限公司 地址 528322 广东省佛山市顺德区大良10 5 国道大墩段 （5-1号地块） 六号综合楼 三层 （广珠公路红岗路段23号之9） (72)发明人 吴凌云　何志雄　陈统书　 (74)专利代理 机构 佛山市禾才知识产权代理有 限公司 4 4379 专利代理师 刘羽波　陈嘉琦 (51)Int.Cl. B23K 37/02(2006.01) B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于模板识别的多焊接点焊接机器人 控制系统及方法 (57)摘要 一种基于模板识别的多焊接点焊接机器人 控制系统， 包括采集模块、 识别模块、 控制模块以 及焊接机械臂； 采集模块用于采集物件的第一图 像信息并发送给识别模块； 识别模块使用模板图 对第一图像信息进行识别， 识别得到物体的形 状， 并根据物体的形状确定物件所需焊接面， 基 于物件所需焊接面确定所需要再次拍摄的次数 以及每一次拍摄所在的方位， 并将拍摄次数以及 每一次拍摄所在的方位组合形成拍摄指令发送 给采集模块。 通过两个焊接点策划出两条焊接轨 迹并分配至两个焊接机械臂处， 焊接机械臂根据 焊接点位置以及焊接轨迹分别进行焊接操作。 通 过两个焊接机械臂代替现有技术中仅适用一个 焊接机械臂的情况， 大大提高了大型预组装工件 的焊接效率。 权利要求书4页 说明书13页 附图3页 CN 115008093 A 2022.09.06 CN 115008093 A 1.一种基于模板识别的多焊接点焊接机器人控制系统， 其特征在于， 包括采集模块、 识 别模块、 控制模块以及焊接 机械臂； 所述采集模块用于采集物件的第一图像信息并发送给 所述识别模块； 所述识别模块使用模板 图对第一图像信息进行识别， 识别得到物体的形状， 并根据物 体的形状确定物件所需焊接面， 基于物件所需焊接面确定所需要 再次拍摄的次数以及每一 次拍摄所在的方位， 并将所述拍摄次数以及每一次拍摄所在的方位组合形成拍摄指令发送 给所述采集模块； 所述采集模块解析所述拍摄指令， 得到拍摄次数以及每一次拍摄所在的方位， 所述采 集模块在所述拍摄所在的方位进行拍摄， 获取物件每一个方位的第二图像信息； 并将所述 第二图像信息发送给 所述识别模块； 所述识别模块根据所述第 二图像信 息获取物件上所有焊接点的位置， 并将所有所述焊 接点位置发送给 所述控制模块； 所述控制模块用于根据其中一方位确定第 一焊接面以及第 一焊接面的焊接起点， 根据 另一方位确定第二焊接面以及第二焊接面的焊接起点， 以第一焊接面的焊接起点到第二焊 接面的焊接起点作为一焊接轨迹， 以第二焊接面的焊接起点到第一焊接面的焊接起点作为 另一焊接轨迹， 两条焊接轨迹首尾相连形成 闭环， 将两条焊接轨迹分别发送给两条焊接机 械臂； 两条所述焊接 机械臂分别沿各自的焊接 轨迹以预设焊接 速度进行焊接 。 2.根据权利要求1所述的一种基于模板识别的多焊接点焊接机器人控制系统， 其特征 在于， 所述采集模块包括第一图像采集模块以及第二图像采集模块； 当有物件被传输至所述第 一图像采集模块的正下方时， 所述第 一采模块对获取物件的 正俯视图， 并将所述物件的俯视图作为第一图像信息发送至所述识别模块； 所述第二图像采集模块设置有多个， 当所述第 二图像采集模块接收并解析所述拍摄指 令后， 根据所述拍摄的次数调用相 应数量的所述第二图像采集模块， 并按照所述拍摄所在 的方位至少分配一个所述第二图像采集模块， 所述第二图像采集模块采集机得出第二图像 信息发送给 所述识别模块。 3.根据权利要求2所述的一种基于模板识别的多焊接点焊接机器人控制系统， 其特征 在于， 所述识别模块包括第一图像识别模块； 所述第一图像识别模块用于根据所述第一图像信息判断所述第一图像信息中所述物 件的俯视图外轮廓所构成的形状， 并根据 物体俯视图的外轮廓形状所构成的边数确定拍摄 的次数， 并根据物体俯视图的形状所构成的边的位置确定拍摄所在的方位， 若所述物件的 俯视图所构成的形状为不规则或则为圆形， 则采用4个正向方位的拍摄角度， 并将所述拍摄 次数以及每一次拍摄所在的方位组合形成拍摄指令发送给 所述采集模块。 4.根据权利要求3所述的一种基于模板识别的多焊接点焊接机器人控制系统， 其特征 在于， 所述识别模块还 包第二图像识别模块 所述第二图像识别模块包括： 训练模块以及匹配模块； 其中所述训练模块用于以物件的每一个面作为模板训练对象， 提取出每一个物件每一 个面中的识别特 征得到训练后的模板图； 其中所述训练模块包括： 模板制作子模块、 识别特 征提取子模块以及存 储子模块；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115008093 A 2所述模板制作子模块用于制作多个模板图， 其中每一个模板图对应一个物件的一个 面； 所述识别特 征提取子模块包括梯度量 化单元以及提 起单元； 所述梯度量化单元用于对多个模板图进行第一层金字塔方向梯度量化以及第二层金 字塔方向梯度量 化， 分别获得多个模板图所对应的识别特 征； 所述提起提起单元用于以物件的面 为表列获取 所述识别特 征， 并进行保存； 所述存储子模块用于存 储不同物件的面表列中的所有识别特 征； 所述匹配模块用于使用所述模板图匹配所述第 二图像信 息， 得到与第 二图像信 息匹配 得分最高的的模板图， 并对最高匹配得分的所述模板图的位姿进行修正得到选定模板图， 从所述选 定模板图中得到所述焊接点； 其中所述匹配模块包括处 理子模块、 得分计算子模块以及修 正子模块； 所述处理子模块包括： 金字塔线性内存数据容器处理单元、 平移单元与相似度响应矩 阵图获取单元； 其中所述金字塔线性内存数据容器处理单元用于对第二图像信息进行梯度提取和量 化， 创建两层金字塔线性内存数据容器， 将第二图像信息线 遍历两层金字塔的数据； 所述平移单元用于对第二图像信息量化梯度进行4*4的范围内按位平移， 得到的16张 图逐像素做或操作， 得到梯度扩散后第二图像信息的扩散梯度矩阵 图； 所述相似度响应矩阵图获取单元用于通过与操作， 将第 二图像信 息的扩散梯度矩阵图 转换为前四个方向和后四个方向的梯度矩阵图， 通过预设的查找表， 找出各个梯度矩阵图 角度与查找表中各个角度的最大相似度， 其中所述查找表为预先计算好的8个方向的各种 组合的表； 得到某方向的相似度响应矩阵图， 由于所述扩散梯度矩阵图有8个方向， 故获取8个相 似度响应矩阵图， 将所有的相似度响应矩阵图转成16阶或64阶的格式进 行线性化存储在连 续的所述线性内存数据容器内； 所述得分计算子模块包括调用单 元以及相似度计算单 元； 所述调用单元用于调用所述存储模块中的两层金字塔， 并根据8个相似度响应矩阵图， 找到两层金字塔的线性内存的访问入口， 获取每一个物体的面对应的识别特 征； 相似度计算单元用于对第 二图像信 息以及识别特征进行匹配， 获取第 二图像信 息与任 意一个面的识别特征的匹配得分， 判断最高的匹配得分是否大于阈值， 若 大于， 则判所述第 二图像信息的内容 为物件的一个面， 获取最高匹配得分的模板图； 修正子模块包括物件提取子模块、 识别特 征关联子模块以及旋转平 移子模块； 所述物件提取子模块用于以亚像素点的方式将物件的边框从所述第二图形信息中进 行提取， 得到目标边框， 并将所述目标边框发送给 所述识别特 征关联子模块； 所述识别特征关联子模块用于按照比例将目标边框上的识别特征以及其余识别特征 组合成第一识别点， 根据第一识别点找出最高匹配得分的所述模板图上与所述第一识别点 所对应的第二识别点； 获取所有第 一识别点与与其对应第 二识别点之间的距离， 判断所有第 一识别特征点与 与其对应第二识别点之间的距离是否大于距离阈值， 若满足， 则获取满足距离阈值第一识 别特征的数量， 并判断数量是否满足第一数量阈值， 若满足， 则向所述旋转平移子模块 发出权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115008093 A 3