恭喜扬州大学江都高端装备工程技术研究所孙进获国家专利权
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龙图腾网恭喜扬州大学江都高端装备工程技术研究所申请的专利基于视觉SLAM的塑胚本体热板焊接熔融厚度的调整方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114022456B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-13发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202111318561.2,技术领域涉及:G06T7/00;该发明授权基于视觉SLAM的塑胚本体热板焊接熔融厚度的调整方法是由孙进;汪和平;姜金;万国峰设计研发完成,并于2021-11-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于视觉SLAM的塑胚本体热板焊接熔融厚度的调整方法在说明书摘要公布了:本发明公开了基于视觉SLAM的塑胚本体热板焊接熔融厚度的调整方法,包括以下步骤:1)相机获取图像关键帧;2)视觉SLAM系统构建;3)基于平面几何进行自适应焊接位姿校正方法;4)机器人工作位姿输出。本发明通过基于焊接平面校正机器人的旋转位姿和基于焊接点到焊接头距离的校正机器人平移位姿方法,较好的解决了塑胚本体因尺寸差而导致焊接不同深度的影响,通过基于焊接平面校正的机器人旋转位姿,基于焊接点到焊接头距离校正的机器人平移位姿的方法自适应确定塑胚本体热板焊接熔融的位姿,从而确定焊接深度,有效提高了塑胚本体的焊接质量。
本发明授权基于视觉SLAM的塑胚本体热板焊接熔融厚度的调整方法在权利要求书中公布了:1.一种基于视觉SLAM的塑胚本体热板焊接熔融厚度的调整方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1相机获取图像关键帧;步骤2视觉SLAM系统构建;步骤3基于平面几何进行自适应焊接位姿校正方法;步骤4机器人工作位姿输出;所述步骤2包括:步骤2.1机器人焊接初始位姿;步骤2.2帧间ORB特征点匹对;步骤2.3基于P3P的焊接机器人位姿估计;步骤2.4基于全局的SLAM后端优化;步骤2.5机器人场景地图融合;所述步骤3包括:步骤3.1基于遗传方法路径规划;步骤3.2基于焊接平面校正的机器人旋转位姿;步骤3.3基于焊接点到焊接头的校正机器人平移位姿;步骤3.4焊接工装平面是否与塑胚本体热板焊接平面干涉;判断为干涉,返回步骤3.1;否则继续执行步骤4;所述步骤2.1包括:步骤2.1.1基于FAST方法提取角点;步骤2.1.2采用BRIEF特征描述子对特征点进行描述;所述步骤2.1.1具体方法流程为:1在图像中选择一点设为像素p0,设该像素的灰度值为2设置灰度阈值记为3取以像素p0为中心,半径为三个像素的Bresenham离散圆上的16个像素,记为p1-p16;4在选取的p1-p16这16个像素中,如果存在连续N0个像素的灰度值与之差的绝对值大于则像素点p0就是角点,取N0=12; 5对图像中所有像素点重复以上步骤1-4;所述步骤2.1.2具体方法流程为:1以像素p0为中心,取S×S的图像块作为邻域;S表示一个正方形图像块的边长;2在邻域内按照高斯分布模式选取n0个点对,取n0=128;3对于每一对像素点对x,y,Lx表示位于图像横向x=u,vT处的像素亮度,u,v为像素坐标,τ表示为对像素亮度比较的结果: 其中,Ly表示位于图像纵向梯度y=u,vT处的像素亮度;4BRIEF描述子表示为一个n0维的二进制码串: 其中,为n0个点对二进制码串函数,L为图像在第j个点对xj,yj处的像素亮度,τ为第j个点对xj,yj像素亮度比较的结果;所述步骤3.2包括对焊接机器人和相机硬件进行初始化操作;初始化完成后,相机检测待焊接平面Ω,法向量为调整相机位姿,使得相机光心O与焊接点W的连线OW表示的向量得到此时相机变换矩阵R1,设相机相对于焊接机器人的变换矩阵为R2,则机器人相对于焊接平面的旋转矩阵为R3;其中R3=R1R2;所述步骤3.3包括依据深度信息,已知相机镜头O到焊接点W距离为D1,相机镜头O到焊接头U距离为D2,相机镜头O到焊接平面WH的距离为D3, 因此,基于焊接点到焊接头距离的校正机器人平移量为DΔ,记录当时的位姿x11,x21,x31;x11,x21,x31分别为校正机器人平移位姿的X方向、Y方向和Z方向的坐标;所述步骤3.4包括运动轨迹规划中,设焊接工装平面记为α表示为a0x+b0y+c0z+d0=0,面积为S1,塑胚本体热板焊接平面记为β表示为e0x+f0y+g0z+h0=0,面积为S2,其中平面α的法线向量为d0≠0表示平面α为空间内的一般位置平面,平面β的法线向量为h0≠0表示平面β为空间内的一般位置平面;a0,b0,c0,d0为已知常数,并且a0,b0,c0不同时为零,x,y,z为平面上的一点的坐标,d0为平面的截距,e0,f0,g0,h0为已知常数,并且e0,f0,g0不同时为零,x,y,z为平面上的一点的坐标,h0为平面的截距;联立求得直线方程为a1x+b1y+c1=0;a1,b1,c1为可求得的已知常数,并且a1,b1不同时为零;若该直线满足同时在焊接工装平面α和塑胚本体热板焊接平面β上,则判定为干涉,满足a1x+b1y+c1=0和a0x+b0y+c0z+d0=0的解在S1内且a1x+b1y+c1=0和e0x+f0y+g0z+h0=0的解在S2内,则重新规划路径,返回步骤3.1。
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