(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210544632.9 (22)申请日 2022.05.19 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114643448 A (43)申请公布日 2022.06.21 (73)专利权人 先富斯技术 （武汉） 有限公司 地址 430223 湖北省武汉市东湖开发区东 一产业园二号路1号武汉美光电子有 限公司1号厂房 (72)发明人 朱明星　 (74)专利代理 机构 北京集智东方知识产权代理 有限公司 1 1578 专利代理师 吴倩　龚建蓉 (51)Int.Cl. B23K 37/02(2006.01)B23K 31/02(2006.01) B25J 9/16(2006.01) (56)对比文件 赵滨.双线激光视 觉传感焊缝跟踪图像处 理. 《双线激光视 觉传感焊缝跟踪图像处 理》 .中 国优秀硕士学位 论文全文数据库 信息科技 辑, 2017,第3 3-36页. 审查员 黄超 (54)发明名称 一种焊缝特 征提取装置及方法 (57)摘要 本发明提供一种焊缝特征提取装置及方法。 所述装置包括： 主控单元， 与所述主控单元相连 的机器人控制器和图像采集卡， 还包括主要由第 一激光器、 第二激光器和CCD相机组成安装在焊 枪前端的传感器模块； 第一激光器和第二激光器 用于向工件照射激光信号； CCD相机用于获取工 件上包含双激光条纹的 图像信号， 所述图像信号 经图像采集卡转换成数字信号后送至主控单元； 主控单元用于通过焊缝特征提取得到焊枪高度 及焊缝跟踪偏差， 并将偏差信号送至机器人控制 器， 控制焊接机器人上的焊枪对正焊缝。 本发明 通过在传感器模块设置两个激光器， 可准确获得 焊枪高度及焊缝跟踪偏差， 从而提高焊缝跟踪精 度。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 114643448 B 2022.09.27 CN 114643448 B 1.一种焊缝特征提取装置， 其特征在于， 包括： 主控单元， 与所述主控单元相连的机器 人控制器和图像采集卡， 还包括主要由第一激光器、 第二激光器和CCD相机组成安装在焊枪 前端的传感器模块； 第一激光器和 第二激光器用于向工件照射激光信号； CCD相机用于获取 工件上包含双激光条 纹的图像信号， 所述图像信号经图像采集卡转换成数字信号后送至主 控单元； 主控单元用于通过焊缝特征提取得到焊枪高度及焊缝跟踪偏差， 并将偏差信号送 至机器人控制器， 控制焊接 机器人上的焊枪对正焊缝； 所述传感器模块还包括分别安装在第 一激光器、 第 二激光器正下方倾斜放置的第 一反 光镜和第二反光镜， 分别用于对第一激光器、 第二激光器发射的激光信号进行反射后照射 到工件上； 所述焊枪高度的计算方法包括： 计算每个像素点对应的实际物理长度k： 式中， L1为CCD相机焦点高度即与工件垂直距离为H1时图像宽度对应的实际长度， N1为 图像宽度的像素点数， β 为C CD相机的视场角； 两条激光线在工件上的距离l1为： 式中， y1为图像上两条激光条纹的距离， 单位 为像素点数； l1用高度差 △H表示为： l1＝△H(tan2α1+tan2α2)                  (3) 式中， α1、 α2分别为第一 反光镜、 第二反光镜与竖直方向的夹角， α1＝α2，△H＝H1‑H0， H0为 第一反光镜和第二反光镜反射激光的交点与CCD相机焦点的距离， 第一反光镜和第二反光 镜安装同一高度且关于 CCD相机的对称轴对称； 由式(2)、 (3)得： 焊枪高度H为： H＝H0+△H‑△h                     (6) 式中，△h为焊枪与C CD相机焦点的高度差； 所述焊缝跟踪偏差的计算方法包括： 计算焊枪在图像中的纵坐标： Yh＝M/2+△L/k                    (7) 式中，△L为焊枪与传感器模块中心的水平距离， k由(1)式计算， 图像尺寸为M ×N像素 点；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114643448 B 2根据焊缝直线拟合方程y＝ax+b， 计算焊枪的横坐标 Xh： Xh＝(Yh‑b)/a                      (8) 计算焊枪与焊缝之间的偏差 Δ： △＝k(Xh‑XC)                      (9) 式中， XC为焊缝的横坐标。 2.根据权利要求1所述的焊缝特征提取装置， 其特征在于， 所述焊缝特征提取包括图像 预处理、 双激光条纹分割及曲线拟合、 跟踪偏差计算。 3.根据权利要求1所述的焊缝特征提取装置， 其特征在于， 所述传感器模块还包括安装 在CCD相机镜头前的滤光片和偏振片。 4.根据权利要求1所述的焊缝特征提取装置， 其特征在于， 所述传感器模块还包括安装 在靠近焊枪侧面的保护玻璃板， 用于防止烟尘和飞溅进入传感器模块。 5.根据权利要求1所述的焊缝特征提取装置， 其特征在于， 所述CCD相机为WAT ‑704R型 工业相机 。 6.根据权利 要求1所述的焊缝特征提取装置， 其特征在于， 所述图像采集卡为DH ‑CG410 型采集卡。 7.一种应用权利要求1所述装置进行焊缝 特征提取的方法， 包括以下步骤： 第一激光器和第二激光器向工件表面照射激光信号； CCD相机实时拍摄工件表面上包 含双激光条纹的图像； 主控单元通过图像采集卡实时获取所述图像， 通过焊缝特征提取得到焊枪高度及焊缝 跟踪偏差； 机器人控制器接收主控单 元发送的偏差信号， 控制焊接 机器人使焊枪对正焊缝。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114643448 B 3