双线结构光焊缝跟踪传感器的焊枪高度识别.pdf

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1、2013年第32卷第i期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)29双线结构光焊缝跟踪传感器的焊枪高度识别毛志伟，李志增，石志新，肖勇，潘际銮(1．南昌大学机电工程学院，江西南昌330031；2．清华大学机械工程系，北京100084)摘要：焊枪高度识别对焊枪定位、受热易变性的薄板焊接有很重要的实用价值，分析了双线结构光传感器的高度识别基本原理，在不考虑畸变的情况下得到了高度与两结构光条纹间距之问的关系公式。但直接使用公式获得的高度误差较大，于是提出了标记搜索

2、法。实验证明：此方法得到的高度识别精确度高，能达到使用要求。关键词：高度识别；双线结构光传感器；标记搜索法中图分类号：TG409文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)01-0029-04Weldingtorchheightrecognition0fdoublelinestructured-lightSeamtrackingSenS0r．MA0Zhi．wei，LIZhi．zeng，SHIZhi．xin，XIAOYong，PANJi—luan(1．SchoolofMechanicalandEle

3、ctricalEngineering，NanchangUniversity，Nanchang330031，China；2．DepartmentofMechanicalEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract：Weldingtorchheightrecognitionhasimportantpracticalvalueforweldingtorchlocationandlightgaugeweldingwhichiseasytoch

4、angecharacterwhenbeheated．Basicprincipleofheightrecognitionofdoublelinestructured—lightsensorisanalyzed，theformulabetweenheightandlaserstripespacingwithoutconsiderdistortionisobtained．Butitisprovedtoolargewhentheformulaisdirectlyused．Themarkersearchmethodi

5、sproposed．Theexperimentprovesthismothedisaccurate，andcanmeettherequirementofapplication．Keywords：heightrecognition：doublelinestructured—lightsensor；markersearchmethod0引言1传感器结构与原理基于激光结构光的传感跟踪方式因其具有适应性广、1．1双线结构光传感器的结构稳定性好、精度高、抗干扰性好等优点，而逐渐成为焊缝跟双线结构光传感器由2个波长为6

6、50nm的激光器和踪的主流发展方向。目前应用最多的是单线结构光传感1个CCD组成，CCD垂直于工件表面，2个激光器以一定的器，双线结构光传感器是对单线结构光传感器的改进，双线夹角对称排列在CCD两侧，且2个激光器的底面圆心同结构光具有更丰富的图像信息，在预测焊缝走向，高度识CCD镜片中心在一条直线上。结构简图如图i。别、克服导前误差等方面有很好的效果”J。焊枪高度识1．2高度检测原理别在焊枪初始，受热易变性的薄板焊接等领域有实用的价双线结构光传感器可以采集到2条结构光条纹，效果如图2，当传感器高度发生变化时

7、，2个焊缝图样的位置会值。单线结构光传感器可以根据激光条纹的在图像中的位发生上下移动，利用该特点可以获得传感器距离工件表面置识别焊枪高度，此方法的缺点是容易受机械振动的的距离。影响，双线结构光传感器可以根据两激光条纹在图像中的2理论分析与方案选择间距识别高度，由于两激光条纹之间的间距不会随机械振这里探讨在不考虑图像畸变的情况下焊枪高度变化与动而变化，所以，在抗振动、提高稳定性等方面优于单线结图片中两条纹位置变化之间的关系。设激光器中心线同构光传感器。CCD中心线的夹角为0，激光器发光点到CCD镜片焦点收稿日

8、期：2012—11一l5基金项目：国家自然科学基金资助项目(51265036)32传感器与微系统第32卷3．3标记搜索法与实验验证4结g论uv谴器旧懈_立0u，j3．3．1方法介绍1)通过图像处理可以准确地得出图片中两结构条纹考虑到CCD的畸变随着高度的变化是变化的，本文采在焊板表面部分的间距，根据图片中的间距同实际距离的用了先标定再搜索查表的方法检测高度。在使用前，先对关系得到了不考虑畸变情况下的焊枪高度识别公