(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 202210669674.5 (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工业机器人焊接控制 系统及方法 (57)摘要 一种基于模板识别的工业机器人焊接控制 系统， 包括传输履带、 多个采集模块、 信息处理模 块以及工业机器人， 工业机器人包括接收模块以 及多个焊接机械臂； 信息处理模块包括坐标划分 模块； 坐标划分模块根据以传输履带的对称中心 为十字坐标系的原点， 以传输履带的运输方向为 x轴方向， 以传输履带的宽度方向为y轴方向， 构 建出虚拟十字坐标系； 沿y轴方向间距划分出多 个运行区域； 其中每一个运行区域内均设置有采 集模块以及焊接机械臂， 本发明所提出的方法， 通过坐标的构建、 模板图的识别以及传输履带的 运动速度共同作用下， 能够 待焊接目标的焊接点 进行实时跟踪， 即使待焊接目标随意摆放在传输 履带， 也可找出其所在的焊接点， 实现精准的焊 接。 权利要求书5页 说明书16页 附图2页 CN 114986051 A 2022.09.02 CN 114986051 A 1.一种基于模板识别的工业机器人焊接控制系统， 其特征在于， 包括传输履带、 多个采 集模块、 信息处理模块以及工业机器人， 所述工业机器人包括接 收模块以及多个焊接机械 臂； 所述信息处 理模块包括 坐标划分模块、 匹配模块以及判断模块； 所述坐标划分模块根据以所述传输履带的对称中心为十字坐标系的原点， 以传输履带 的运输方向为x轴方向， 以传输履带的宽度方向为y轴方向， 构建出虚拟十 字坐标系； 沿y轴方向间距划分出多个运行区域； 其中每一个运行区域内均设置有所述采集模块以及焊接 机械臂； 所述采集模块用于持续拍摄获取在对应运行区域内 图像信息， 并将所述图像信 息发送 个所述匹配模块； 所述匹配模块用于使用多个模板图对所述图像信 息进行匹配， 判断所述图像信 息中是 否存在待焊接目标， 若存在待焊接目标， 则获取待焊接目标的焊接点所对应的焊接坐标， 并 将所述焊接坐标发送给 所述坐标划分模块； 所述判断模块用于接收所述焊接坐标， 并通过焊接坐标所在的y轴坐标确定所述焊接 坐标所在的运行区域， 将所述焊接坐标以及其所在是运行区域生成出控制指令， 并将所述 控制指令发送给 所述接收模块； 所述接收模块用于解析所述控制指令， 得到对应的运行区域信息， 根据运行区域信息 找出在该运行区域内的焊接机械臂， 并将所述焊接坐标发送给该运行区域内的焊接机械 臂； 所述焊接机械臂根据传输履带的运动速度对焊接坐标进行更新， 待所述焊接坐标进入 到所述焊接机械臂的工作范围内时， 所述焊接机械臂根据所述焊接坐标对待焊接目标进 行 焊接操作。 2.根据要求1所述的一种基于模板识别的工业机器人焊接控制系统， 其特征在于， 还包 括复检模块， 所述复检模块用于当所述待焊接目标进入到复检区域时， 获取复检区域上的图像信 息， 重新调用所述匹配模块再次获取所述待焊接目标的焊接坐标， 将位于复检区域时焊接 坐标中的y轴坐标与首次获取的y轴坐标进行匹配判断， 获取y轴坐标的变化值， 若y轴坐标 变化值大于变化阈值， 则重新调用所述判断模块， 重新通过焊接坐标所在的y轴坐标确定所 述焊接坐标 所在的运行区域， 重新 生产所述控制指令 。 3.根据要求2所述的一种基于模板识别的工业机器人焊接控制系统， 其特征在于， 所述 复检模块还 包括复检区域确定模块； 所述复检区域确定模块包括反应时间确定 子模块、 距离确定 子模块； 所述反应时间确定子模块用于获取坐标计算时长、 焊接机械臂唤醒时长以及更新时 长， 其中所述坐标计算时长为所述匹配模块获取焊接坐标 的时长， 所述焊接机械臂唤醒时 长为接收模块解析所述控制指 令的时长， 所述更新时长为所述判断模块生成出控制指 令的 时长； 所述距离确定子模块用于获取坐标计算时长、 焊接机械臂唤醒时长、 更新时长以及时 间阈值之和， 并根据传输履带的运动速度， 计算出第一反应时间距离； 所述距离确定子模块还用于获取坐标计算时长、 焊接机械臂唤醒时长以及更新时长，权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 114986051 A 2并根据传输履带的运动速度， 计算出第二反应时间距离； 通过焊接机械臂与第 一反应时间距离确定所述复检区域的起始位置， 通过焊接机械臂 与第二反应时间距离确定所述复检区域的终止位置， 构建得到所述复检区域。 4.根据权利要求1所述的一种基于模板识别的工业机器人焊接控制系统， 其特征在于， 所述匹配模块包括 准备模块； 其中所述 准备模块包括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； 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不同的整数角 度； 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当前角度为表列获取 所述识别特 征， 并进行保存； 所述存储子模块用于存 储不同角度表列中的所有识别特 征。 5.根据权利要求4所述的一种基于模板识别的工业机器人焊接控制系统， 其特征在于， 所述处理模块还 包括修正模块； 所述修正模块包括待焊接目标提取子模块、 识别特征关联子模块以及旋转平移子模 块； 所述待焊接目标提取子模块用于以亚像素点的方式将待焊接目标的边框从所述图形 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 发出修正 指令； 所述旋转平移子模块接收所述修正指令， 并将所述第 一识别点与第 二识别点代入至变 化矩阵中， 修 正模板图的位姿， 得到修 正后的模板图。 6.一种基于模板识别的工业机器人焊接控制方法， 应用于权利要求1～5任一项所述一 种基于模板识别的工业机器人焊接控制系统， 其特 征在于； 包括以下步骤： 步骤S1： 以传输履带的对称中心为十字坐标系的原点， 以传输履带的运输方向为x轴方 向， 以传输履带的宽度方向为y轴方向， 构建出虚拟十 字坐标系； 沿y轴方向间距划分出多个运行区域； 步骤S2： 持续拍摄获取在对应运行区域内图像信息， 使用多个模板图对所述图像信息 进行匹配， 判断所述图像信息中是否存在待焊接目标， 若存在待焊接目标， 则获取待焊接目 标的焊接点所对应的焊接坐标； 步骤S3： 通过焊接坐标所在的y轴坐标确定所述焊接坐标所在的运行区域， 根据运行区 域信息找出在该运行区域内的焊接机械臂， 并将所述焊接坐标发送给该运行区域内的焊接 机械臂；权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 114986051 A 3