本發(fā)明屬于自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種爬壁機(jī)器人自動焊接控制方法。

背景技術(shù)：

自50 年代第一臺機(jī)器人研制成功至今，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展基本上經(jīng)歷了3個(gè)階段：第一段為示教再現(xiàn)型，它重復(fù)最初示教的工作；第二代為具有感知功能的可編程型，具有視覺、力覺、觸覺及接近覺等感知功能，這兩代機(jī)器人主要為大規(guī)模生產(chǎn)所采用，如裝配、鍛壓、噴漆、焊接及檢修等工作；第三代為智能型，這種機(jī)器人裝有多種傳感器，基于人的思維方式進(jìn)行判斷，對作業(yè)環(huán)境具有適應(yīng)性，能夠基于環(huán)境的變化自動編程，從而確定動作。第三代機(jī)器人與第五代計(jì)算機(jī)技術(shù)密切相關(guān)，對于機(jī)器人的開發(fā)與應(yīng)用，國內(nèi)外機(jī)器人專家公認(rèn)為應(yīng)該優(yōu)先發(fā)展工作于惡劣環(huán)境下的特種機(jī)器人。建筑行業(yè)是僅次于礦業(yè)的第二危險(xiǎn)行業(yè)，施工過程中事故多、勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低，在建筑行業(yè)中引入機(jī)器人技術(shù)可以把建筑活動擴(kuò)展到人所不適的場所，并且可以提高作業(yè)效率，將人類從簡單重復(fù)及繁重危險(xiǎn)的傳統(tǒng)作業(yè)中替代出來。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種爬壁機(jī)器人自動焊接控制方法，適用于橋梁結(jié)構(gòu)混凝土、高大混凝土等危險(xiǎn)性較大的結(jié)構(gòu)的靈活焊接與檢測，無需搭設(shè)支架或輔助機(jī)械配合人工檢測，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，大大降低了焊接人員的安全風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種爬壁機(jī)器人自動焊接控制方法，包括如下步驟：

（1）首先將自動焊接裝置與爬壁機(jī)器人進(jìn)行固定連接；

（2）預(yù)設(shè)爬壁機(jī)器人按照既定路線或者采用無線遙控的路線進(jìn)行移動；

（3）爬壁機(jī)器人移動的同時(shí)啟動調(diào)節(jié)機(jī)械臂和自動焊接裝置，調(diào)節(jié)機(jī)械臂進(jìn)行360°無死角焊接，自動焊接裝置進(jìn)行裂紋構(gòu)件的焊接和焊接后的焊縫圖像獲取和處理；

（4）自動焊接裝置進(jìn)行焊接后的圖像獲取時(shí)，首先通過投影模塊向焊接表面投射出一個(gè)棋盤狀的網(wǎng)格圖像，以此來對焊接部位進(jìn)行區(qū)域劃分，并對劃分后的區(qū)域進(jìn)行編號；在光線不足的情況下可以通過 光線增強(qiáng)模塊增強(qiáng)被拍攝物體表面的光度，提高拍攝效果，滿足特殊情況下的使用要求。光線增強(qiáng)模塊具有高頻穩(wěn)定和低功耗的特性，并且和單反相機(jī)快門同步控制，當(dāng)快門按下時(shí)，單反相機(jī)向控制器發(fā)出信號，打開光線增強(qiáng)模塊對表面進(jìn)行拍攝，延遲 1s 后關(guān)閉光線增強(qiáng)模塊；與此同時(shí)，指示模塊是一個(gè)安裝在單反相機(jī)天文望遠(yuǎn)鏡上的強(qiáng)光激光器，它與攝像鏡頭同步轉(zhuǎn)動，從而標(biāo)記出表面投影方格的被拍攝區(qū)域；在使用單反相機(jī)對網(wǎng)格區(qū)域進(jìn)行拍照的同時(shí)，安裝在天文望遠(yuǎn)鏡上的激光器便會標(biāo)記出單反相機(jī)正在拍攝的網(wǎng)格區(qū)域同時(shí) CCD 數(shù)字相機(jī)也會對橋梁底面進(jìn)行拍攝，并將圖像傳到控制器中，經(jīng)過控制器對激光器激光標(biāo)記的識別，判斷出正在拍攝圖像的方格區(qū)域，然后將幻燈片圖片相關(guān)方格進(jìn)行標(biāo)記，再通過投影儀將圖片投射到焊接部位，由此可以直觀地分辨出已拍攝區(qū)域和待拍攝區(qū)域，避免了拍攝圖像的不連續(xù)、漏拍或重復(fù)拍攝現(xiàn)象，提高了檢測的準(zhǔn)確度；

（5）獲取焊接圖像后的處理：采用中值濾波方法對焊接縫圖像進(jìn)行濾波處理，中值濾波能較好地保留圖像邊緣，圖像輪廓比較清晰，可以得到比較好的平滑效果；圖像分割，一般圖像由背景和目標(biāo)物體組成，由于他們對光線的反射能力不同，通常情況下，焊接縫較背景暗，因此可以選擇一個(gè)灰度閾值將物體區(qū)域分割開來；去燥二值化處理；圖像分割和焊接縫圖像識別；

（6）最后將處理后的焊接縫圖像進(jìn)行地址定位和標(biāo)記，并存儲在存儲模塊中。

進(jìn)一步的，所述爬壁機(jī)器人自動焊接的裝置包括爬壁機(jī)器人，調(diào)節(jié)機(jī)械臂和自動焊接裝置，所述爬壁機(jī)器人與建筑物墻壁通過磁力連接，所述爬壁機(jī)器人活動運(yùn)動在建筑物墻壁上，所述爬壁機(jī)器人上固定連接有調(diào)節(jié)機(jī)械臂的一端，所述調(diào)節(jié)機(jī)械臂的另一端連接有自動焊接裝置；

所述自動焊接裝置包括控制器，所述控制器的輸入端分別連接有溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、圖像處理模塊，所述圖像處理模塊還連接有圖像獲取模塊，所述控制器的輸出端分別電連接有報(bào)警模塊、無線通訊模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、焊接設(shè)備和調(diào)節(jié)機(jī)械臂，所述電機(jī)驅(qū)動模塊還連接有爬壁機(jī)器人，所述控制器還連接有存儲模塊和電源模塊。

進(jìn)一步的，所述建筑物墻壁包括豎直方向和水平方向的墻壁。

進(jìn)一步的，所述調(diào)節(jié)機(jī)械臂采用360°全方向調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步的，所述控制器采用單片機(jī)或PLC。

進(jìn)一步的，所述焊接設(shè)備包括送絲機(jī)和焊槍。

進(jìn)一步的，所述圖像獲取模塊包括投影模塊、攝影模塊、放大望遠(yuǎn)模塊、指示模塊和光線增強(qiáng)模塊；所述攝影模塊包括單反相機(jī)與和 CCD 數(shù)字相機(jī)，放大望遠(yuǎn)模塊由一個(gè)可自動控制轉(zhuǎn)動的天文望遠(yuǎn)鏡鏡頭組成，指示模塊是一個(gè)安裝在天文望遠(yuǎn)鏡上的強(qiáng)光激光器，光線增強(qiáng)模塊是一個(gè)和相機(jī)快門同步控制的閃光燈。

進(jìn)一步的，所述圖像處理模塊包括濾波模塊、去燥模塊、圖像分割模塊和焊縫識別模塊。

有益效果：本發(fā)明適用于橋梁結(jié)構(gòu)混凝土、高大混凝土等危險(xiǎn)性較大的結(jié)構(gòu)的靈活焊接與檢測，無需搭設(shè)支架或輔助機(jī)械配合人工檢測，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，大大降低了焊接人員的安全風(fēng)險(xiǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的控制原理結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示的一種爬壁機(jī)器人自動焊接的裝置，包括爬壁機(jī)器人1，調(diào)節(jié)機(jī)械臂2和自動焊接裝置3，所述爬壁機(jī)器人1與建筑物墻壁通過磁力連接，所述爬壁機(jī)器人1活動運(yùn)動在建筑物墻壁上，所述爬壁機(jī)器人1上固定連接有調(diào)節(jié)機(jī)械臂2的一端，所述調(diào)節(jié)機(jī)械臂2的另一端連接有自動焊接裝置3；

所述自動焊接裝置3包括控制器，所述控制器的輸入端分別連接有溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、圖像處理模塊，所述圖像處理模塊還連接有圖像獲取模塊，所述控制器的輸出端分別電連接有報(bào)警模塊、無線通訊模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、焊接設(shè)備和調(diào)節(jié)機(jī)械臂2，所述電機(jī)驅(qū)動模塊還連接有爬壁機(jī)器人1，所述控制器還連接有存儲模塊和電源模塊。

作為上述實(shí)施例的進(jìn)一步優(yōu)化：

建筑物墻壁包括豎直方向墻壁5和水平方向的墻壁4，爬壁機(jī)器人1可以自由的在豎直方向墻壁5和水平方向的墻壁4上自由活動，以保證檢測的全方位覆蓋。同時(shí)本發(fā)明的調(diào)節(jié)機(jī)械臂2采用360°全方向調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)了無死角的檢測。

所述焊接設(shè)備包括送絲機(jī)和焊槍。

所述圖像獲取模塊包括投影模塊、攝影模塊、放大望遠(yuǎn)模塊、指示模塊和光線增強(qiáng)模塊；所述攝影模塊包括單反相機(jī)與和 CCD 數(shù)字相機(jī)，放大望遠(yuǎn)模塊由一個(gè)可自動控制轉(zhuǎn)動的天文望遠(yuǎn)鏡鏡頭組成，指示模塊是一個(gè)安裝在天文望遠(yuǎn)鏡上的強(qiáng)光激光器，光線增強(qiáng)模塊是一個(gè)和相機(jī)快門同步控制的閃光燈。

所述圖像處理模塊包括濾波模塊、去燥模塊、圖像分割模塊和焊縫識別模塊。

下面針對本發(fā)明的具體的檢測原理和過程進(jìn)一步進(jìn)行說明：

（1）首先將自動焊接裝置與爬壁機(jī)器人進(jìn)行固定連接；

（2）預(yù)設(shè)爬壁機(jī)器人按照既定路線或者采用無線遙控的路線進(jìn)行移動；

（3）爬壁機(jī)器人移動的同時(shí)啟動調(diào)節(jié)機(jī)械臂和自動焊接裝置，調(diào)節(jié)機(jī)械臂進(jìn)行360°無死角焊接，自動焊接裝置進(jìn)行裂紋構(gòu)件的焊接和焊接后的焊縫圖像獲取和處理；

（4）自動焊接裝置進(jìn)行焊接后的圖像獲取時(shí)，首先通過投影模塊向焊接表面投射出一個(gè)棋盤狀的網(wǎng)格圖像，以此來對焊接部位進(jìn)行區(qū)域劃分，并對劃分后的區(qū)域進(jìn)行編號；在光線不足的情況下可以通過 光線增強(qiáng)模塊增強(qiáng)被拍攝物體表面的光度，提高拍攝效果，滿足特殊情況下的使用要求。光線增強(qiáng)模塊具有高頻穩(wěn)定和低功耗的特性，并且和單反相機(jī)快門同步控制，當(dāng)快門按下時(shí)，單反相機(jī)向控制器發(fā)出信號，打開光線增強(qiáng)模塊對表面進(jìn)行拍攝，延遲 1s 后關(guān)閉光線增強(qiáng)模塊；與此同時(shí)，指示模塊是一個(gè)安裝在單反相機(jī)天文望遠(yuǎn)鏡上的強(qiáng)光激光器，它與攝像鏡頭同步轉(zhuǎn)動，從而標(biāo)記出表面投影方格的被拍攝區(qū)域；在使用單反相機(jī)對網(wǎng)格區(qū)域進(jìn)行拍照的同時(shí)，安裝在天文望遠(yuǎn)鏡上的激光器便會標(biāo)記出單反相機(jī)正在拍攝的網(wǎng)格區(qū)域同時(shí) CCD 數(shù)字相機(jī)也會對橋梁底面進(jìn)行拍攝，并將圖像傳到控制器中，經(jīng)過控制器對激光器激光標(biāo)記的識別，判斷出正在拍攝圖像的方格區(qū)域，然后將幻燈片圖片相關(guān)方格進(jìn)行標(biāo)記，再通過投影儀將圖片投射到焊接部位，由此可以直觀地分辨出已拍攝區(qū)域和待拍攝區(qū)域，避免了拍攝圖像的不連續(xù)、漏拍或重復(fù)拍攝現(xiàn)象，提高了檢測的準(zhǔn)確度；

（5）獲取焊接圖像后的處理：采用中值濾波方法對焊接縫圖像進(jìn)行濾波處理，中值濾波能較好地保留圖像邊緣，圖像輪廓比較清晰，可以得到比較好的平滑效果；圖像分割，一般圖像由背景和目標(biāo)物體組成，由于他們對光線的反射能力不同，通常情況下，焊接縫較背景暗，因此可以選擇一個(gè)灰度閾值將物體區(qū)域分割開來；去燥二值化處理；圖像分割和焊接縫圖像識別；

（6）最后將處理后的焊接縫圖像進(jìn)行地址定位和標(biāo)記，并存儲在存儲模塊中。

本發(fā)明適用于橋梁結(jié)構(gòu)混凝土、高大混凝土等危險(xiǎn)性較大的結(jié)構(gòu)的靈活焊接與檢測，無需搭設(shè)支架或輔助機(jī)械配合人工檢測，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，大大降低了焊接人員的安全風(fēng)險(xiǎn)。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。