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激光双目视觉焊接机器人系统软件设计

时间：2017-11-03 来源：机器人在线阅读：8128

激光双目视觉焊接机器人系统软件设计

波纹板焊缝三维检测及重建系统软件主要分为计算机控制软件和机器人控制软件两个部分。计算机控制软件则包括图像采集、图像处理、焊缝三维信息采集、焊缝轨迹实时三维重建。机器人控制软件包括机器人与主控计算机之间的串口通讯以及机器人运动。

1 计算机控制软件

结合图像采集卡提供的基于Windows平台的软件开发包，本文选择VC6.0作为软件系统开发平台。图2-6是计算机软件系统界面。整个人机交互界面主要分为菜单工具、图像处理、三维显示以及参数设置与控制四个部分。菜单工具区主要包括图像处理菜单、机器人通信连接菜单、焊缝三维坐标文本采集以及三维重建菜单;图像处理区完成图像的采集与处理;三维显示区将采集的焊缝空间位置进行三维重建;参数设置及控制区完成摄像机标定参数设置、机器人运行速度、方向设置以及机器人实时控制等。

1 菜单与工具区

(1)图像采集

单击菜单栏的“双目系统”选项，选择“图像采集”，该操作自动完成采集卡的连接并进行双目图像的实时采集。

(2)图像保存

图像采集开始后，单击菜单栏的“双目系统”选项，选择“保存图像”，可分别保存当前两摄像机采集的图像。

(3)停止采集

单击停止采集菜单，图像采集卡停止运行，图像呈静止状态。

(4)机器人通信控制

如图2-7所示，单击菜单栏的“机器人通信”选项，选择“串口连接”，可以完成机器人的连接;选择“断开机器人”即可关闭机器人和工控机之间的串口通信连接。

(5)采集点输出

在摄像机扫描过程中，单击菜单栏的“三维重建”选项，选择“空间点采集”，扫描完毕单击菜单栏的“三维重建”选项，选择“采集点输出”，可将焊缝的三维坐标值X,Y,Z存储在文本文档中。

2 图像处理区

(1)图像处理开关功能

图像处理具有开关控制功能，如图2-8所示。关闭状态下可进行原始图像的观察，开启状态下进行焊缝特征点的识别。

(2)图像处理参数调节功能

根据不同的光照条件和线状激光的畸变程度，可分别实时调节“闽值分割界限”和“突变修正系数”，最终得到如图2-9所示的理想处理图像，图像中两红色点(两折线相交的最高点)为匹配的焊缝特征点。像素坐标与相机坐标实时显示在左右图像下方的区域。

3 三维显示区

(1)焊缝轨迹实时三维重建

在空间点采集过程中，根据输入的双目标定参数计算并显示摄像机坐标系下的焊缝坐标。通过串口对机器人进行运动控制并实现数据交互，可实时采集、显示焊缝的空间位置。如图2-10所示为实时绘制的波纹板焊缝轨迹，白色小球类似画笔功能，其位置根据焊缝在机器人基坐标系下的三维坐标值实时更新，单击菜单栏的“三维重建”选项，选择“空间点采集”菜单，白色小球的三空间坐标在三维坐标系中同步更新，绘制波纹板焊缝轨迹。

(2)坐标系缩放旋转功能

三维显示区的焊缝轨迹显示的大小比例可通过滚动鼠标中间滚轮进行缩放;按下鼠标左键可以对重建的焊缝轨迹进行绕着某一坐标轴旋转的操作。

4 参数设定及运动控制区

(1)标定参数设置功能

单击控制区的“标定参数设置”按钮，将弹出“标定参数”窗口，如图2-11所示，在窗口中可输入左右相机的内参数(光心位置、等效焦距、畸变系数)以及外参数(平移向量、旋转向量)。软件开启后必须先连接设备并进行参数标定。

(2)手动调整功能

手动调整主要对机器人进行位姿调整，在图2-12中，移动部分是对机器人进行上下、左右、前后三维空间的调整。箭头表示前后、左右方向调整，三角符号表示上下方向调整。机构的运行速度可以通过下方的速度滑块控件对移动速度进行设置。定位部分可对机器人进行快速定位操作，在确定机器人位置和姿态参数后，点击确定按钮可以快速实现机器人位姿的设置。