CN116061235B - 图像采集设备的调整设备、焊接机器人系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种图像采集设备的调整设备、焊接机器人系统及其控制方法，该调整设备包括：位置调节机构，其中，第一电机与第一传动组件的第一端连接，滑动组件的正面可滑动地安装在第一传动组件上；第一固定机构，第一端用于与图像采集设备连接；水平调节机构，其中，第二电机的第一端位于滑动组件的背面上，第二电机的第二端与固定件的第一端连接，固定件的第二端与第一固定机构的第一端转动连接；俯仰调节机构，其中，第三电机的第一端位于滑动组件的背面上，第三电机的第二端与移动组件的第一端连接，移动组件的第二端具有沿第一方向设置的轨道，第一固定机构的的第二端位于轨道中。本申请解决了焊接过程中，熔池相机需要人工调整的问题。

Description

图像采集设备的调整设备、焊接机器人系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种图像采集设备的调整设备、焊接机器人系统、其控制方法、控制装置以及焊接系统。

背景技术

熔池相机属于工业相机在焊接领域的一个特殊应用，适用于等离子焊、氩弧焊、气保焊和激光焊接中熔池在线监测和图像采集等场合，考虑到焊接环境的恶劣性及调节的不便性，熔池相机的自适应调节装置对于提升焊接效率和焊接进度至关重要。

在大型户外气保焊焊接过程中，因焊接领域不同，焊板厚度在几毫米到几百毫米不等，在焊接的过程中焊丝随着焊接工艺的进行发生动态的转移，普通的熔池相机支架多起到固定作用，无法在焊接过程中进行调节，焊接过程中成像区域发生了偏移则需要停弧调节，影响焊接速率和焊接效率，且机器人在爬行的过程中人工无法触及，调节难度大，过程繁琐。

熔池相机多应用于金属焊接中的在线监测，由于焊接领域的特殊性，焊接工况和熔池相机搭载的结构体会根据需求和适用场合进行匹配，目前市场上熔池相机多以光学元器件进行出售，并无配套的安装支架和调节支架，或是根据临时场景简单搭建的固定支架，调节难度高、场景适应能力差，不适用于户外气保焊大型结构件焊接。

因此，焊接机器人的熔池相机在焊接过程中需要人工调整位置和角度，影响焊接效率，是现在亟需解决的问题。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种图像采集设备的调整设备、焊接机器人系统、其控制方法、控制装置以及焊接系统，以解决现有技术中焊接机器人的熔池相机在焊接过程中需要人工调整位置和角度，影响焊接效率的问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种图像采集设备的调整设备，包括：位置调节机构，包括第一电机、第一传动组件以及滑动组件，所述第一电机与所述第一传动组件的第一端连接，所述滑动组件具有相对的正面和背面，所述滑动组件的正面可滑动地安装在所述第一传动组件上，所述第一电机转动带动所述滑动组件沿所述第一传动组件移动；第一固定机构，所述第一固定机构的第一端用于与所述图像采集设备连接；水平调节机构，包括固定件以及第二电机，所述第二电机的第一端位于所述滑动组件的背面上，所述第二电机的第二端与所述固定件的第一端连接，所述固定件的第二端与所述第一固定机构的第一端转动连接，所述第二电机转动以通过所述固定件带动所述图像采集设备在第一方向上转动；俯仰调节机构，包括第三电机以及移动组件，所述第三电机的第一端位于所述滑动组件的背面上，所述第三电机的第二端与所述移动组件的第一端连接，所述移动组件的第二端具有沿所述第一方向设置的轨道，所述第一固定机构的的第二端位于所述轨道中，所述第三电机转动带动所述移动组件在第二方向上移动，使得所述第一固定机构带动所述图像采集设备在所述第二方向上转动，所述第二方向与所述第一方向垂直。

可选地，所述第一固定机构包括：第一固定环，用于套设在所述图像采集设备上，所述第一固定环的轴线与所述图像采集设备的光轴平行；第二固定环，所述第二固定环的外环壁与所述第一固定环的外环壁相切，所述第二固定环的轴线与所述第一固定环的轴线垂直；伸缩杆，所述伸缩杆的第一端与所述第二固定环的外壁连接，所述伸缩杆的第二端为所述第一固定机构的第二端，所述伸缩杆垂直于所述第二固定环的轴线。

可选地，所述固定件包括：第一联轴器，所述第一联轴器的第一端为所述固定件的第一端；支撑轴，所述支撑轴的第一端与所述第一联轴器的第二端连接，所述支撑轴的第二端具有第三固定环，所述第三固定环以及所述第二固定环共轴线；旋转阻尼器，所述旋转阻尼器为所述固定件的第二端，所述第二固定环以及所述第三固定环分别套设在所述旋转阻尼器上。

可选地，所述移动组件包括：内套筒，固定在所述滑动组件的背面上，且套设在所述第二电机外；外套筒，套设在所述内套筒外，且所述外套筒的内筒壁与所述内套筒的外筒壁滑动连接；所述轨道，与所述外套筒远离所述滑动组件的一端连接，所述轨道为环型轨道；固连支架，所述固连支架的第一端与所述外套筒的外管壁连接；第二传动组件，所述第二传动组件的第一端与所述固连支架的第二端连接，所述第二传动组件的第二端为所述移动组件的第一端，所述第三电机转动的情况下，所述第二传动组件沿所述第二方向移动，以通过所述固连支架带动所述外套筒沿所述第二方向移动。

可选地，所述第一传动组件具有正面和背面，所述滑动组件位于所述第一传动组件的正面，所述调整设备还包括：第二固定机构，包括连接的第一固定板以及第二固定板，所述第一固定板与所述第二固定板之间的夹角小于90°，所述第一固定板远离所述第二固定板的表面用于与爬行机器人连接，所述第二固定板远离所述第一固定板的表面与所述第一传动组件的背面连接。

可选地，所述位置调节机构还包括：第二联轴器，所述第一电机以及所述第一传动组件通过所述第二联轴器连接。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种焊接机器人，包括：爬行机器人；任一种所述的图像采集设备的调整设备，所述爬行机器人与所述调整设备的第一传动组件连接。

根据本发明实施例的再一方面，还提供了一种所述的焊接机器人的控制方法，包括：获取图像采集设备采集的第一图像和/或第二图像、第一距离以及第二距离，其中，所述第一图像为包括焊丝末端的图像，所述第二图像为包括熔池的图像，所述第一距离为预设的物距，所述第二距离为所述图像采集设备与所述焊丝末端之间的距离；在所述第一距离与所述第二距离的差值大于第一预设值的情况下，根据所述差值控制所述第一电机运行，以调整所述差值，使得调整后的所述差值小于或者等于所述第一预设值；在第一位置不位于第一区域内和/或第二位置不位于第二区域内的情况下，根据所述第一位置和/或所述第二位置，控制所述第二电机以及所述第三电机运行，以调整所述第一位置和/或所述第二位置，使得调整后的所述第一位置位于所述第一区域内和/或调整后的所述第二位置位于第二区域内，其中，所述第一位置为所述焊丝末端的中心点在所述第一图像中的位置，所述第二位置为所述熔池的中心点在所述第二图像中的位置。

可选地，所述第一图像有连续多帧，在根据所述第一位置和/或所述第二位置，控制所述第二电机以及所述第三电机运行之前，在获取图像采集设备采集的第一图像和/或第二图像、第一距离以及第二距离之后，所述方法还包括：执行以下至少之一：采用帧间差分法对连续多帧所述第一图像进行处理，得到所述焊丝末端的位置信息、采用边缘检测法从所述第二图像中提取所述熔池的图像，得到所述熔池的位置信息。

可选地，根据所述第一位置和/或所述第二位置，控制所述第二电机以及所述第三电机运行，包括：根据所述第一位置，确定第三距离，和/或，根据所述第二位置，确定第四距离，其中，所述第三距离为所述第一位置与所述第一图像的中心点之间的距离，所述第四距离为所述第二位置与所述第二图像的中心点之间的距离；对所述第三距离和/或所述第四距离进行坐标变换，得到所述图像采集设备的俯仰角度调整值以及偏航角度调整值；根据所述偏航角度调整值，确定所述第二电机的转动方向以及转动圈数，以及根据所述俯仰角度调整值，确定所述第三电机的转动方向以及转动圈数；控制所述第二电机以及所述第三电机按照对应的所述转动方向转动对应的所述转动圈数。

可选地，获取图像采集设备采集的第一图像和/或第二图像，包括：根据当前焊接状态，确定第一图像和/或第二图像，其中，在所述当前焊接状态为焊接前的情况下，获取所述第一图像，在所述当前焊接状态为焊接中的情况下，获取所述第二图像。

根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种所述的焊接机器人的控制装置，包括：获取单元，用于获取图像采集设备采集的第一图像和/或第二图像、第一距离以及第二距离，其中，所述第一图像为包括焊丝末端的图像，所述第二图像为包括熔池的图像，所述第一距离为预设的物距，所述第二距离为所述图像采集设备与所述焊丝末端之间的距离；第一控制单元，用于在所述第一距离与所述第二距离的差值大于第一预设值的情况下，根据所述差值控制所述第一电机运行，以调整所述差值，使得调整后的所述差值小于或者等于所述第一预设值；第二控制单元，用于在第一位置不位于第一区域内和/或第二位置不位于第二区域内的情况下，根据所述第一位置和/或所述第二位置，控制所述第二电机以及所述第三电机运行，以调整所述第一位置和/或所述第二位置，使得调整后的所述第一位置位于所述第一区域内和/或调整后的所述第二位置位于第二区域内，其中，所述第一位置为所述焊丝末端的中心点在所述第一图像中的位置，所述第二位置为所述熔池的中心点在所述第二图像中的位置。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种焊接系统，包括所述的焊接机器人；所述焊接机器人的控制器，包括一个或多个处理器，存储器以及一个或多个程序，其中，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行任意一种所述的方法。

在本发明实施例中，图像采集设备的调整设备通过位置调节机构的第一电机运行，可以实现对图像采集设备的空间位置的自动调整，通过水平调节机构的第二电机运行，可以实现对图像采集设备的偏航角的自动调整；通过俯仰调节机构的第三电机运行，可以实现对图像采集设备的俯仰角的自动调整，通过本申请的调整设备实现了对图像采集设备的位置和角度的自动调整，无需人工调整，保证了焊接机器人的焊接效率较高，解决了现有技术中焊接机器人的熔池相机在焊接过程中需要人工调整位置和角度，影响焊接效率的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的实施例的图像采集设备的调整设备的结构示意图；

图2示出了根据本申请的实施例的第一固定机构的结构示意图；

图3示出了根据本申请的实施例的伸缩杆的结构示意图；

图4示出了根据本申请的实施例的俯仰调节机构的部分结构示意图；

图5示出了根据本申请的实施例的水平调节机构的结构示意图；

图6示出了根据本申请的实施例的内套筒与第二电机的位置关系示意图；

图7示出了根据本申请的实施例的位置调节机构的结构示意图；

图8示出了根据本申请的实施例的焊接机器人的控制方法的流程示意图；

图9示出了根据本申请的实施例的图像采集设备、其调整设备与母材的位置关系示意图；

图10示出了根据本申请的实施例的焊接机器人的控制装置的结构框图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100、第一电机；101、第一传动组件；102、滑动组件；103、第一固定机构；104、图像采集设备；105、固定件；106、第二电机；107、第三电机；108、移动组件；109、轨道；110、第一固定环；111、第二固定环；112、伸缩杆；113、第一联轴器；114、支撑轴；115、旋转阻尼器；116、内套筒；117、外套筒；118、固连支架；119、第二传动组件；120、第一固定板；121、第二固定板；122、第二联轴器；123、电机电源线。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应该理解的是，当组件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一组件“上”时，该组件可直接在该另一组件上，或者也可存在中间组件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有组件“连接”至另一组件时，该组件可“直接连接”至该另一组件，或者通过第三组件“连接”至该另一组件。

正如背景技术中所说的，现有技术中的焊接机器人的熔池相机在焊接过程中需要人工调整位置和角度，影响焊接效率，为了解决上述问题，本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种图像采集设备的调整设备、焊接机器人系统、其控制方法、控制装置以及焊接系统。

根据本申请的一种典型的实施例，提供了一种如图1所示的图像采集设备的调整设备，上述调整设备包括：位置调节机构，包括第一电机100、第一传动组件101以及滑动组件102，上述第一电机100与上述第一传动组件101的第一端连接，上述滑动组件102具有相对的正面和背面，上述滑动组件102的正面可滑动地安装在上述第一传动组件101上，上述第一电机100转动带动上述滑动组件102沿上述第一传动组件101移动；如图2所示，第一固定机构103，上述第一固定机构103的第一端用于与上述图像采集设备104连接；如图5所示，水平调节机构，包括固定件105以及第二电机106，上述第二电机106的第一端位于上述滑动组件102的背面上，上述第二电机106的第二端与上述固定件105的第一端连接，上述固定件105的第二端与上述第一固定机构103的第一端转动连接，上述第二电机106转动以通过上述固定件105带动上述图像采集设备104在第一方向上转动；俯仰调节机构，包括第三电机107以及移动组件108，上述第三电机107的第一端位于上述滑动组件102的背面上，上述第三电机107的第二端与上述移动组件108的第一端连接，上述移动组件108的第二端具有沿上述第一方向设置的轨道109，上述第一固定机构103的的第二端位于上述轨道109中，上述第三电机107转动带动上述移动组件108在第二方向上移动，使得上述第一固定机构103带动上述图像采集设备104在上述第二方向上转动，上述第二方向与上述第一方向垂直。

上述的图像采集设备的调整设备中，通过第一固定机构连接图像采集设备；水平调节机构包括固定件以及第二电机，通过第二电机转动来带动固定件在第一方向上转动，进而通过第一固定机构带动图像采集设备在第一方向上转动，实现对图像采集设备的偏航角度的调整；俯仰调节机构包括第三电机以及移动组件，通过第三电机转动，来带动移动组件在第二方向上移动，进而通过第一固定机构带动图像采集设备在第二方向上转动，实现对图像采集设备的俯仰角度的调整；位置调节机构包括第一电机、第一传动组件以及滑动组件，通过上述第一电机转动，来带动上述滑动组件沿上述第一传动组件移动，进而带动图像采集设备移动，实现对图像采集设备的位置调整。相比于现有技术中焊接机器人的熔池相机在焊接过程中需要人工调整位置和角度，影响焊接效率的问题，本申请通过位置调节机构的第一电机运行，可以实现对图像采集设备的空间位置的自动调整，通过水平调节机构的第二电机运行，可以实现对图像采集设备的偏航角的自动调整；通过俯仰调节机构的第三电机运行，可以实现对图像采集设备的俯仰角的自动调整，通过本申请的调整设备实现了对图像采集设备的位置和角度的自动调整，无需人工调整，保证了焊接机器人的焊接效率较高。

并且，上述固定件的第二端与上述第一固定机构的第一端转动连接，上述第一固定机构的的第二端位于上述轨道中，这样在通过运行第三电机带动图像采集设备在上述第二方向上转动时，固定件与第一固定机构不会出现干涉问题。

本申请的实施例中，上述第一方向为水平方向，上述第二方向为竖直方向。上述图像采集设备为熔池相机。

另一种具体的实施例中，如图2所示，上述第一固定机构103包括：第一固定环110，用于套设在上述图像采集设备104上，上述第一固定环110的轴线与上述图像采集设备104的光轴平行；第二固定环111，上述第二固定环111的外环壁与上述第一固定环110的外环壁相切，上述第二固定环111的轴线与上述第一固定环110的轴线垂直；伸缩杆112，上述伸缩杆112的第一端与上述第二固定环111的外壁连接，上述伸缩杆112的第二端为上述第一固定机构103的第二端，上述伸缩杆112垂直于上述第二固定环111的轴线。本申请实施例中，上述伸缩杆的第二端位于上述轨道中，在第三电机转动的情况下，带动移动组件在第二方向上运动，来实现向上推或者向下拉伸缩杆，进而带动图像采集设备进行俯仰调整。并且，由于伸缩杆可伸缩，这样在第二电机转动，带动伸缩杆的第二端沿轨道旋转的过程中，伸缩杆不会由于旋转半径的变动而与轨道发生干涉，可以实现伸缩杆的第二端的变径运动，进一步地实现对图像采集设备角度的有效自动调整。

在实际的应用过程中，上述第一固定环、上述第二固定环以及上述伸缩杆为一体成型结构。

根据本申请的又一种具体的实施例，如图2以及图3所示，上述伸缩杆为一端具有球状结构的弹簧杆，球状结构与弹簧杆通过弹簧连接，通过瘫痪的收缩与拉伸实现伸缩功能，上述球状结构为上述伸缩杆的第二端。如图4所示，上述轨道109为环状凹槽，上述球状结构卡设在上述环状凹槽中。在上述第二电机转动的情况下，上述球状结构在上述环状凹槽中旋转运动。

具体地，如图5所示，上述固定件105包括：第一联轴器113，上述第一联轴器113的第一端为上述固定件105的第一端；支撑轴114，上述支撑轴114的第一端与上述第一联轴器113的第二端连接，上述支撑轴114的第二端具有第三固定环，上述第三固定环以及图2所示的上述第二固定环111共轴线；旋转阻尼器115，上述旋转阻尼器115为上述固定件的第二端，上述第二固定环以及上述第三固定环分别套设在上述旋转阻尼器上。通过第一联轴器连接第二电机以及支撑轴，在第二电机旋转带动支撑轴沿第一方向旋转的过程中，第一联轴器可以起到缓冲、减震以及提高轴系动态性能的功能，从而进一步地实现对图像采集设备的偏航角的自动调整的效果。在第二电机转动时，会将转动动力通过第一联轴器传送至支撑轴，支撑轴通过固定件带动整个图像采集设备完成水平角度的调节。

为了进一步地保证上述水平调节机构的稳定性，在实际的应用过程中，上述支撑轴的第二端还具有第四固定环，上述第三固定环与上述第四固定环平行设置，上述第二固定环位于上述第三固定环以及上述第四固定环之间，上述旋转阻尼器依次穿过上述第三固定环、上述第二固定环以及上述第四固定环。

另外，如图4以及图6所示，上述移动组件108包括：内套筒116，固定在上述滑动组件102的背面上，且套设在图5所示的上述第二电机106外；外套筒117，套设在上述内套筒116外，且上述外套筒117的内筒壁与上述内套筒116的外筒壁滑动连接；上述轨道109，与上述外套筒117远离上述滑动组件102的一端连接，上述轨道109为环型轨道；固连支架118，上述固连支架118的第一端与上述外套筒117的外管壁连接；第二传动组件119，上述第二传动组件119的第一端与上述固连支架118的第二端连接，上述第二传动组件119的第二端为上述移动组件108的第一端，上述第三电机107转动的情况下，上述第二传动组件119沿上述第二方向移动，以通过上述固连支架118带动上述外套筒117沿上述第二方向移动。上述实施例中，内套筒不但可以起到保护第二电机的作用，还可以为外套筒沿第二方向的移动提供支持，保证外套筒可以沿着上述内套筒的外壁较为稳定可控地移动。

上述实施例中，上述第二传动组件为沿上述第二方向设置的传动组件；上述固连支架的设置方向垂直于上述第二传动组件，即固连支架为沿上述水平方向设置的支架，上述固连支架可以为现有技术中任意可行的支架结构，如一字型支架，Y字型支架以及H字型支架等；上述内套筒的筒壁延伸方向为上述第二方向。

在实际的应用过程中，上述第一传动组件以及上述第二传动组件均可以为任意合适的传动组件，如传动丝杆、传动齿轮、传动带、传动链、液压传动件、涡轮传动件、传动棘轮、传动曲轴连杆、传动万向节、传动联轴器等。

第三电机转动的情况下，上述第二传动组件带动固连支架以及外套筒移动，此时外套筒沿内套筒轴向运动，球状结构在外套筒上部的轨道内被顶起，伸缩杆与固定图像采集设备的第一固定机构连接，通过旋转阻尼器完成图像采集设备的俯仰调节，考虑到球状结构在轨道内旋转半径的变动，采用伸缩杆完成变径运动，避免俯仰调节过程中伸缩杆与轨道出现干涉问题。

为了保护上述第三电机，本申请的调整设备还包括：电机保护罩，套设在上述第三电机外。

需要说明的是，为了进一步保证对图像采集设备的俯仰角度的自动调整，在上述图像采集设备的俯仰角为0的情况下，上述外套筒靠近上述滑动组件的一端与上述滑动组件的背面之间有一预设距离。

在其他实施例中，上述第一传动组件具有正面和背面，上述滑动组件位于上述第一传动组件的正面，如图1所示，上述调整设备还包括：第二固定机构，包括连接的第一固定板120以及第二固定板121，上述第一固定板120与上述第二固定板121之间的夹角小于90°，上述第一固定板120远离上述第二固定板121的表面用于与爬行机器人连接，上述第二固定板121远离上述第一固定板120的表面与上述第一传动组件的背面连接。通过上述第二固定机构，实现了与爬行机器人之间进行机械连接。

一般情况下，本申请的上述调整设备固定在爬行机器人的前端，上述第一固定板的一端与上述第二固定板的一端连接，来实现第一固定板以及第二固定板的连接，上述第一固定板以及上述第二固定板上分别设置有安装槽，通过螺钉实现第一固定板与爬行机器人的连接，以及实现第二固定板与第一传动组件的连接。

如图7所示，上述位置调节机构还包括：第二联轴器122，上述第一电机100以及上述第一传动组件101通过上述第二联轴器122连接。通过第二联轴器连接第一电机以及第一传动组件，在第一电机旋转来带动上述滑动组件沿上述第一传动组件移动的过程中，第二联轴器可以起到缓冲、减震以及提高轴系动态性能的功能，从而进一步地实现对图像采集设备的空间位置的自动调整效果。另外，第一电机运动，通过第二联轴器和第一传动组件，将动力传输至滑动组件，通过滑动组件带动图像采集设备移动，完成其空间位置的调节。

并且，如图1所示，上述调整设备还包括：电机电源线123，位于上述滑动组件102的背面上，与上述第一电机、上述第二电机以及上述第三电机分别电连接，用于给上述第一电机、上述第二电机以及上述第三电机提供电能。

根据本申请的再一种典型的实施例，还提供了一种焊接机器人，包括：爬行机器人；任一种上述的图像采集设备的调整设备，上述爬行机器人与上述调整设备的第一传动组件连接。

上述的焊接机器人包括爬行机器人以及任一种上述的图像采集设备的调整设备，通过调整设备中位置调节机构的第一电机运行，可以实现对图像采集设备的空间位置的自动调整，通过调整设备中红水平调节机构的第二电机运行，可以实现对图像采集设备的偏航角的自动调整；通过调整设备中俯仰调节机构的第三电机运行，可以实现对图像采集设备的俯仰角的自动调整，实现了对图像采集设备的位置和角度的自动调整，无需人工调整，保证了焊接机器人的焊接效率较高，有效地解决了现有技术中焊接机器人的熔池相机在焊接过程中需要人工调整位置和角度，影响焊接效率的问题。

根据本申请的另一种典型的实施例，还提供了一种上述的焊接机器人的控制方法。

图8是根据本申请实施例的上述的焊接机器人的控制方法的流程图。如图8所示，该方法包括以下步骤：

步骤S101，获取图像采集设备采集的第一图像和/或第二图像、第一距离以及第二距离，其中，上述第一图像为包括焊丝末端的图像，上述第二图像为包括熔池的图像，上述第一距离为预设的物距，上述第二距离为上述图像采集设备与上述焊丝末端之间的距离；

由于图像采集设备拍摄角度的调节主要包含两个方面，一个是焊丝末端位置的识别，一个是熔池位置的识别，因此上述实施例中，通过获取第一图像和第二图像中至少之一、图像采集设备与上述焊丝末端的距离以及预设的物距，方便了后续根据获取的这些信息确定图像采集设备的空间位置以及拍摄角度是否满足焊接需求，以及对不满足焊接需求的图像采集设备的空间位置或者拍摄角度进行自动调整。

一种具体的实施例中，获取图像采集设备采集的第一图像和/或第二图像，包括：根据当前焊接状态，确定第一图像和/或第二图像，其中，在上述当前焊接状态为焊接前的情况下，获取上述第一图像，在上述当前焊接状态为焊接中的情况下，获取上述第二图像。由于焊接前，对焊丝末端位置的识别比较准确，而在焊接中，对熔池图像的识别比较准确，因此，根据焊接所处的不同状态来确定获取第一图像还是第二图像，可以进一步地保证根据第一图像或者第二图像，较为准确地确定图像采集设备的角度调整值并对图像采集设备进行调整，从而进一步地保证调整后的图像采集设备的角度较为准确。

当然，获取图像采集设备采集的第一图像和/或第二图像并不限于上述的方式，再一种实施例中，获取图像采集设备采集的第一图像和/或第二图像，包括：根据当前焊接状态，确定第一图像和/或第二图像，其中，在上述当前焊接状态为焊接前的情况下，获取上述第一图像，在上述当前焊接状态为焊接中的情况下，获取上述第二图像以及上述第一图像。

为了进一步地保证较为简单快捷且准确地得到焊丝末端的位置信息以及熔池的位置信息，根据本申请的再一种具体的实施例，上述第一图像有连续多帧，在根据上述第一位置和/或上述第二位置，控制上述第二电机以及上述第三电机运行之前，在获取图像采集设备采集的第一图像和/或第二图像、第一距离以及第二距离之后，上述方法还包括：执行以下至少之一：采用帧间差分法对连续多帧上述第一图像进行处理，得到上述焊丝末端的位置信息、采用边缘检测法从上述第二图像中提取上述熔池的图像，得到上述熔池的位置信息。

焊前需要依靠焊枪的摆动来判断设置的工艺参数是否合理，焊丝在不同图像帧中的位置不同，通过帧间差分法对不同帧对应的像素点相减，判断灰度差的绝对值，当绝对值超过一定阈值时，即可判断为运动目标，从而实现焊丝检测功能。

由于焊枪运动距离较短，运动较快，焊丝在相邻帧图像上的位置相差较大，本申请采用三帧差分法对焊枪的焊丝末端进行识别。记图像采集设备采集的图像序列中第n+2帧、第n+1帧和第n帧的图像分别为f_n+2、f_n+1和f_n，三帧对应像素点的灰度值记为f_n+2(x,y)、f_n+1(x,y)和f_n(x,y)，分别将f_n+2与f_n+1的对应像素点作差，以及将f_n+1与f_n的对应像素点作差，得到差分图像f₂和f₁，对差分图像f₂和f₁的对应像素点作差，得到图像f₀，然后再进行阈值处理以及连通性分析，最终提取出焊丝末端的位置信息。

焊丝在摆动的过程中末端位置的识别会表现一定程度的浮动，识别焊丝末端摆动的几何中心位置时会存在误差，焊丝识别可用作焊前熔池图像采集设备角度的粗调整。焊接开始时熔池因自身辐射在图像采集设备观测中呈现丰富的轮廓信息，可以在焊丝识别基础上进一步通过熔池的几何中心进行角度精调节。

熔池在焊接的过程中与周围的环境灰度图下像素等级差异明显，可以通过边缘检测完成熔池边缘轮廓的提取，进一步计算熔池几何中心，实时观测熔池所在的区域是否偏离图像采集设备观测所设定的区间。

当然，获取上述焊丝末端的方式并不限于上述的帧间差分法，还可以通过图像分割以及边缘采集等方式来确定焊丝末端的位置信息。获取熔池的图像的方式也并不限于上述边缘检测法，还可以采用任意合适的其他图像处理方式得到上述熔池的图像。

步骤S102，在上述第一距离与上述第二距离的差值大于第一预设值的情况下，根据上述差值控制上述第一电机运行，以调整上述差值，使得调整后的上述差值小于或者等于上述第一预设值；

一种具体的实施例中，根据上述差值控制上述第一电机运行，以调整上述差值，包括：根据上述差值，确定上述第一电机的转动方向以及转动圈数；控制上述第一电机以该转动方向以及转动圈数运行，以使得调整后的上述差值小于或者等于上述第一预设值。

在实际的应用过程中，可以根据图像采集设备的焦距来自行设定上述第一距离；可以通过安装在图像采集设备上的传感器，如测距传感器等来获取上述第二距离。当然也可以通过其他方式来获取上述第二距离。一种实施例中，获取上述第二距离的具体实现方式如下：

如图9所示，图像采集设备上的测距传感器测得图形采集设备的固定点C(即滑动组件的位置)到第一传动组件的行程起点A的距离l_AC，则图像采集设备的固定位置C到上述焊丝末端F的距离l_CF为：

l_CF＝l_AB-l_AC+l_BF

由于图像采集设备的安装高度l_CD(也就是图像采集设备的中心到第一传动组件的距离)一定，则图像采集设备到上述焊丝末端F的距离l_DF：

那么第一电机应该旋转的方向和圈数n可通过下式求得：

Δl＝l_o-l_DF

其中，l_AB表示第一传动组件的有效行程，l_BF表示第一传动组件的行程终点B到上述焊丝末端F的距离，l_DE表示图像采集设备到焊接母材的距离，l_DF表示图像采集设备与焊丝末端之间的距离，Δl表示图像采集设备的实际位置与预输入位置的差值，l_o表示上述图像采集设备的预设的物距，若Δl≥0，则说明实际位置小于预设位置，第一电机需逆时针转动调整位置；若Δl＜0，第一电机则需正向转动。n表示图像采集设备到达预输入位置需要转动的圈数，P_h为第一传动组件的导程。

步骤S103，在第一位置不位于第一区域内和/或第二位置不位于第二区域内的情况下，根据上述第一位置和/或上述第二位置，控制上述第二电机以及上述第三电机运行，以调整上述第一位置和/或上述第二位置，使得调整后的上述第一位置位于上述第一区域内和/或调整后的上述第二位置位于第二区域内，其中，上述第一位置为上述焊丝末端的中心点在上述第一图像中的位置，上述第二位置为上述熔池的中心点在上述第二图像中的位置。

需要说明的是，上述实施例包括三种情况下，具体为：第一种，在第一位置不位于第一区域内的情况下，根据上述第一位置，控制上述第二电机以及上述第三电机运行，以调整上述第一位置，使得调整后的上述第一位置位于上述第一区域内。第二种，在第二位置不位于第二区域内的情况下，根据上述第二位置，控制上述第二电机以及上述第三电机运行，以调整上述第二位置，使得调整后的上述第二位置位于第二区域内。在第一位置不位于第一区域内和第二位置不位于第二区域内的情况下，根据上述第一位置和上述第二位置，控制上述第二电机以及上述第三电机运行，以调整上述第一位置和/或上述第二位置，使得调整后的上述第一位置位于上述第一区域内和调整后的上述第二位置位于第二区域内。

为了进一步地实现对图像采集设备的角度自动调整，本申请的又一种具体的实施例中，根据上述第一位置和/或上述第二位置，控制上述第二电机以及上述第三电机运行，包括：根据上述第一位置，确定第三距离，和/或，根据上述第二位置，确定第四距离，其中，上述第三距离为上述第一位置与上述第一图像的中心点之间的距离，上述第四距离为上述第二位置与上述第二图像的中心点之间的距离；对上述第三距离和/或上述第四距离进行坐标变换，得到上述图像采集设备的俯仰角度调整值以及偏航角度调整值；根据上述偏航角度调整值，确定上述第二电机的转动方向以及转动圈数，以及根据上述俯仰角度调整值，确定上述第三电机的转动方向以及转动圈数；控制上述第二电机以及上述第三电机按照对应的上述转动方向转动对应的上述转动圈数。

上述第一区域与上述第二区域可以为相同的区域，均为观测区域。

由帧间差分法可以得出焊丝在左右两极端摆动的几何中心位置，根据的像素坐标判断所处区域是否在观测区域，如果超出，则计算此时几何中心点到观测区域中心的水平距离和竖直距离，通过坐标系变计算出世界坐标系下俯仰调节值和水平调节值，完成图像采集设备的角度调节。

由边缘检测法可以得出熔池轮廓的几何中心位置，根据的像素坐标判断所处区域是否在观测区域，如果超出，则计算此时几何中心点到观测区域中心的水平距离和竖直距离，通过坐标系变换计算出世界坐标系下俯仰调节值和水平调节值，完成图像采集设备的的角度的精调节。

对上述第三距离和/或上述第四距离进行坐标变换的具体实现方式如下：

焊丝末端摆动中心或者熔池中心位置在像素坐标系与世界坐标系之间的关系通过下式求得，求取后的世界坐标系移动的距离通过第二电机和第三电机的电机轴转动的圈数实现角度的调节。

其中，dx和dy分别表示像素坐标系中每个像素点的宽和高；u₀和v₀分别表示图像坐标系原点在像素坐标系中的横纵坐标；R和T分别表示世界坐标系到相机坐标系的转换矩阵；f表示焦距；下标w表示的是世界坐标系；下标c表示的是相机坐标系；xoy表示图像坐标系；uv为像素坐标系；Z_c为相机坐标轴的Z轴。

本申请根据焊接时焊接状态不同，分别对观测目标进行识别，焊前依靠帧差法实现焊丝末端摆动的几何中心位置识别，焊中通过边缘检测识别熔池几何中心位置，对比观测视野中的像素坐标与实际位置差异，将调节的参数反馈至电机驱动器，完后图像采集设备的图像获取角度的自适应调节。多层多道焊接过程中图像采集设备能够根据焊枪焊丝的移动实时调整观测角度，爬行机器人在位姿偏移时也能实现观测目标的居中功能。在爬行机器人不停焊、远距离攀爬中实现图像采集设备的自动调节，减少人工干预，提高焊接效率和焊接进度，实现智能化和自动化调节。

另外，在第一电机、第二电机以及第三电机未接收控制指令时不会发生转动，角度调节的自锁功能由第一电机、第二电机以及第三电机实现。

上述的焊接机器人的控制方法中，首先通过图像采集设备获取表征预设物距的第一距离、表征图像采集设备与上述焊丝末端之间的距离的第二距离，还获取包括焊丝末端的第一图像和/或包括熔池的第二图像；之后，在上述第一距离与上述第二距离的差值大于第一预设值的情况下，根据上述差值控制上述第一电机运行，以调整上述差值，来实现对图像采集设备的空间位置的调整；并且，在第一位置不位于第一区域内和/或第二位置不位于第二区域内的情况下，根据上述第一位置和/或上述第二位置，控制上述第二电机以及上述第三电机运行，以调整上述第一位置和/或上述第二位置，来实现对图像采集设备的偏航角和/或俯仰角的调整，其中，上述第一位置为上述焊丝末端的中心点在上述第一图像中的位置，上述第二位置为上述熔池的中心点在上述第二图像中的位置。相比于现有技术中焊接机器人的熔池相机在焊接过程中需要人工调整位置和角度，影响焊接效率的问题，本申请的上述方法，根据图像采集设备与上述焊丝末端的实际距离以及预设物距来控制第一电机运行，实现对图像采集设备的空间位置的自动调整，根据焊丝末端中心点和/或熔池中线点在图像中的位置，来控制第二电机和第三电机运行，以对图像采集设备的偏航角和俯仰角的自动调整，保证了调整后的图像采集设备的空间位置以及角度满足焊接需求，无需在焊接过程中停下焊接机器人进行图形采集设备的人工调整，保证了焊接机器人的焊接效率较高。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本申请实施例还提供了一种上述的焊接机器人的控制装置，需要说明的是，本申请实施例的上述的焊接机器人的控制装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于上述的焊接机器人的控制方法。以下对本申请实施例提供的上述的焊接机器人的控制装置进行介绍。

图10是根据本申请实施例的上述的焊接机器人的控制装置的示意图。如图10所示，该装置包括：

获取单元10，用于获取图像采集设备采集的第一图像和/或第二图像、第一距离以及第二距离，其中，上述第一图像为包括焊丝末端的图像，上述第二图像为包括熔池的图像，上述第一距离为预设的物距，上述第二距离为上述图像采集设备与上述焊丝末端之间的距离；

由于图像采集设备拍摄角度的调节主要包含两个方面，一个是焊丝末端位置的识别，一个是熔池位置的识别，因此上述实施例中，通过获取第一图像和第二图像中至少之一、图像采集设备与上述焊丝末端的距离以及预设的物距，方便了后续根据获取的这些信息确定图像采集设备的空间位置以及拍摄角度是否满足焊接需求，以及对不满足焊接需求的图像采集设备的空间位置或者拍摄角度进行自动调整。

一种具体的实施例中，上述获取单元包括：第一确定模块，用于根据当前焊接状态，确定第一图像和/或第二图像，其中，在上述当前焊接状态为焊接前的情况下，获取上述第一图像，在上述当前焊接状态为焊接中的情况下，获取上述第二图像。由于焊接前，对焊丝末端位置的识别比较准确，而在焊接中，对熔池图像的识别比较准确，因此，根据焊接所处的不同状态来确定获取第一图像还是第二图像，可以进一步地保证根据第一图像或者第二图像，较为准确地确定图像采集设备的角度调整值并对图像采集设备进行调整，从而进一步地保证调整后的图像采集设备的角度较为准确。

当然，获取图像采集设备采集的第一图像和/或第二图像并不限于上述的方式，再一种实施例中，上述获取单元还可以包括：第二确定模块，用于根据当前焊接状态，确定第一图像和/或第二图像，其中，在上述当前焊接状态为焊接前的情况下，获取上述第一图像，在上述当前焊接状态为焊接中的情况下，获取上述第二图像以及上述第一图像。

为了进一步地保证较为简单快捷且准确地得到焊丝末端的位置信息以及熔池的位置信息，根据本申请的再一种具体的实施例，上述第一图像有连续多帧，上述装置还包括：执行单元，用于在根据上述第一位置和/或上述第二位置，控制上述第二电机以及上述第三电机运行之前，在获取图像采集设备采集的第一图像和/或第二图像、第一距离以及第二距离之后，执行以下至少之一：采用帧间差分法对连续多帧上述第一图像进行处理，得到上述焊丝末端的位置信息、采用边缘检测法从上述第二图像中提取上述熔池的图像，得到上述熔池的位置信息。

焊前需要依靠焊枪的摆动来判断设置的工艺参数是否合理，焊丝在不同图像帧中的位置不同，通过帧间差分法对不同帧对应的像素点相减，判断灰度差的绝对值，当绝对值超过一定阈值时，即可判断为运动目标，从而实现焊丝检测功能。

由于焊枪运动距离较短，运动较快，焊丝在相邻帧图像上的位置相差较大，本申请采用三帧差分法对焊枪的焊丝末端进行识别。记图像采集设备采集的图像序列中第n+2帧、第n+1帧和第n帧的图像分别为f_n+2、f_n+1和f_n，三帧对应像素点的灰度值记为f_n+2(x,y)、f_n+1(x,y)和f_n(x,y)，分别将f_n+2与f_n+1的对应像素点作差，以及将f_n+1与f_n的对应像素点作差，得到差分图像f₂和f₁，对差分图像f₂和f₁的对应像素点作差，得到图像f₀，然后再进行阈值处理以及连通性分析，最终提取出焊丝末端的位置信息。

焊丝在摆动的过程中末端位置的识别会表现一定程度的浮动，识别焊丝末端摆动的几何中心位置时会存在误差，焊丝识别可用作焊前熔池图像采集设备角度的粗调整。焊接开始时熔池因自身辐射在图像采集设备观测中呈现丰富的轮廓信息，可以在焊丝识别基础上进一步通过熔池的几何中心进行角度精调节。

熔池在焊接的过程中与周围的环境灰度图下像素等级差异明显，可以通过边缘检测完成熔池边缘轮廓的提取，进一步计算熔池几何中心，实时观测熔池所在的区域是否偏离图像采集设备观测所设定的区间。

当然，获取上述焊丝末端的方式并不限于上述的帧间差分法，还可以通过图像分割以及边缘采集等方式来确定焊丝末端的位置信息。获取熔池的图像的方式也并不限于上述边缘检测法，还可以采用任意合适的其他图像处理方式得到上述熔池的图像。

第一控制单元20，用于在上述第一距离与上述第二距离的差值大于第一预设值的情况下，根据上述差值控制上述第一电机运行，以调整上述差值，使得调整后的上述差值小于或者等于上述第一预设值；

一种具体的实施例中，上述第一控制单元包括：第三确定模块，用于根据上述差值，确定上述第一电机的转动方向以及转动圈数；第一控制模块，用于控制上述第一电机以该转动方向以及转动圈数运行，以使得调整后的上述差值小于或者等于上述第一预设值。

在实际的应用过程中，可以根据图像采集设备的焦距来自行设定上述第一距离；可以通过安装在图像采集设备上的传感器，如测距传感器等来获取上述第二距离。当然也可以通过其他方式来获取上述第二距离。一种实施例中，获取上述第二距离的具体实现方式如下：

如图9所示，图像采集设备上的测距传感器测得图形采集设备的固定点C(即滑动组件的位置)到第一传动组件的行程起点A的距离l_AC，则图像采集设备的固定位置C到上述焊丝末端F的距离l_CF为：

l_CF＝l_AB-l_AC+l_BF

由于图像采集设备的安装高度l_CD(也就是图像采集设备的中心到第一传动组件的距离)一定，则图像采集设备到上述焊丝末端F的距离l_DF：

那么第一电机应该旋转的方向和圈数n可通过下式求得：

Δl＝l_o-l_DF

n＝Δl/P_h

其中，l_AB表示第一传动组件的有效行程，l_BF表示第一传动组件的行程终点B到上述焊丝末端F的距离，l_DE表示图像采集设备到焊接母材的距离，l_DF表示图像采集设备与焊丝末端之间的距离，Δl表示图像采集设备的实际位置与预输入位置的差值，l_o表示上述图像采集设备的预设的物距，若Δl≥0，则说明实际位置小于预设位置，第一电机需逆时针转动调整位置；若Δl＜0，第一电机则需正向转动。n表示图像采集设备到达预输入位置需要转动的圈数，P_h为第一传动组件的导程。

第二控制单元30，用于在第一位置不位于第一区域内和/或第二位置不位于第二区域内的情况下，根据上述第一位置和/或上述第二位置，控制上述第二电机以及上述第三电机运行，以调整上述第一位置和/或上述第二位置，使得调整后的上述第一位置位于上述第一区域内和/或调整后的上述第二位置位于第二区域内，其中，上述第一位置为上述焊丝末端的中心点在上述第一图像中的位置，上述第二位置为上述熔池的中心点在上述第二图像中的位置。

需要说明的是，上述实施例包括三种情况下，具体为：第一种，在第一位置不位于第一区域内的情况下，根据上述第一位置，控制上述第二电机以及上述第三电机运行，以调整上述第一位置，使得调整后的上述第一位置位于上述第一区域内。第二种，在第二位置不位于第二区域内的情况下，根据上述第二位置，控制上述第二电机以及上述第三电机运行，以调整上述第二位置，使得调整后的上述第二位置位于第二区域内。在第一位置不位于第一区域内和第二位置不位于第二区域内的情况下，根据上述第一位置和上述第二位置，控制上述第二电机以及上述第三电机运行，以调整上述第一位置和/或上述第二位置，使得调整后的上述第一位置位于上述第一区域内和调整后的上述第二位置位于第二区域内。

为了进一步地实现对图像采集设备的角度自动调整，本申请的又一种具体的实施例中，上述第二控制单元包括：第四确定模块，用于根据上述第一位置，确定第三距离，和/或，根据上述第二位置，确定第四距离，其中，上述第三距离为上述第一位置与上述第一图像的中心点之间的距离，上述第四距离为上述第二位置与上述第二图像的中心点之间的距离；变换模块，用于对上述第三距离和/或上述第四距离进行坐标变换，得到上述图像采集设备的俯仰角度调整值以及偏航角度调整值；第五确定模块，用于根据上述偏航角度调整值，确定上述第二电机的转动方向以及转动圈数，以及根据上述俯仰角度调整值，确定上述第三电机的转动方向以及转动圈数；第二控制模块，用于控制上述第二电机以及上述第三电机按照对应的上述转动方向转动对应的上述转动圈数。

上述第一区域与上述第二区域可以为相同的区域，均为观测区域。

由帧间差分法可以得出焊丝在左右两极端摆动的几何中心位置，根据的像素坐标判断所处区域是否在观测区域，如果超出，则计算此时几何中心点到观测区域中心的水平距离和竖直距离，通过坐标系变计算出世界坐标系下俯仰调节值和水平调节值，完成图像采集设备的角度调节。

由边缘检测法可以得出熔池轮廓的几何中心位置，根据的像素坐标判断所处区域是否在观测区域，如果超出，则计算此时几何中心点到观测区域中心的水平距离和竖直距离，通过坐标系变换计算出世界坐标系下俯仰调节值和水平调节值，完成图像采集设备的的角度的精调节。

对上述第三距离和/或上述第四距离进行坐标变换的具体实现方式如下：

焊丝末端摆动中心或者熔池中心位置在像素坐标系与世界坐标系之间的关系通过下式求得，求取后的世界坐标系移动的距离通过第二电机和第三电机的电机轴转动的圈数实现角度的调节。

其中，dx和dy分别表示像素坐标系中每个像素点的宽和高；u₀和v₀分别表示图像坐标系原点在像素坐标系中的横纵坐标；R和T分别表示世界坐标系到相机坐标系的转换矩阵；f表示焦距；下标w表示的是世界坐标系；下标c表示的是相机坐标系；xoy表示图像坐标系；uv为像素坐标系；Z_c为相机坐标轴的Z轴。

本申请根据焊接时焊接状态不同，分别对观测目标进行识别，焊前依靠帧差法实现焊丝末端摆动的几何中心位置识别，焊中通过边缘检测识别熔池几何中心位置，对比观测视野中的像素坐标与实际位置差异，将调节的参数反馈至电机驱动器，完后图像采集设备的图像获取角度的自适应调节。多层多道焊接过程中图像采集设备能够根据焊枪焊丝的移动实时调整观测角度，爬行机器人在位姿偏移时也能实现观测目标的居中功能。在爬行机器人不停焊、远距离攀爬中实现图像采集设备的自动调节，减少人工干预，提高焊接效率和焊接进度，实现智能化和自动化调节。

另外，在第一电机、第二电机以及第三电机未接收控制指令时不会发生转动，角度调节的自锁功能由第一电机、第二电机以及第三电机实现。

上述的焊接机器人的控制装置中，通过获取单元来获取图像采集设备采集的表征预设物距的第一距离、表征图像采集设备与上述焊丝末端之间的距离的第二距离，还获取包括焊丝末端的第一图像和/或包括熔池的第二图像；在上述第一距离与上述第二距离的差值大于第一预设值的情况下，通过第一控制单元根据上述差值控制上述第一电机运行，以调整上述差值，来实现对图像采集设备的空间位置的调整；在第一位置不位于第一区域内和/或第二位置不位于第二区域内的情况下，通过第二控制单元根据上述第一位置和/或上述第二位置，控制上述第二电机以及上述第三电机运行，以调整上述第一位置和/或上述第二位置，来实现对图像采集设备的偏航角和/或俯仰角的调整，其中，上述第一位置为上述焊丝末端的中心点在上述第一图像中的位置，上述第二位置为上述熔池的中心点在上述第二图像中的位置。相比于现有技术中焊接机器人的熔池相机在焊接过程中需要人工调整位置和角度，影响焊接效率的问题，本申请的上述装置，根据图像采集设备与上述焊丝末端的实际距离以及预设物距来控制第一电机运行，实现对图像采集设备的空间位置的自动调整，根据焊丝末端中心点和/或熔池中线点在图像中的位置，来控制第二电机和第三电机运行，以对图像采集设备的偏航角和俯仰角的自动调整，保证了调整后的图像采集设备的空间位置以及角度满足焊接需求，无需在焊接过程中停下焊接机器人进行图形采集设备的人工调整，保证了焊接机器人的焊接效率较高。

上述上述的焊接机器人的控制装置包括处理器和存储器，上述获取单元、上述第一控制单元以及上述第二控制单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。

处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来解决现有技术中焊接机器人的熔池相机在焊接过程中需要人工调整位置和角度，影响焊接效率的问题。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。

本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现上述的焊接机器人的控制方法。

本发明实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述的焊接机器人的控制方法。

本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现至少以下步骤：

步骤S101，获取图像采集设备采集的第一图像和/或第二图像、第一距离以及第二距离，其中，上述第一图像为包括焊丝末端的图像，上述第二图像为包括熔池的图像，上述第一距离为预设的物距，上述第二距离为上述图像采集设备与上述焊丝末端之间的距离；

步骤S102，在上述第一距离与上述第二距离的差值大于第一预设值的情况下，根据上述差值控制上述第一电机运行，以调整上述差值，使得调整后的上述差值小于或者等于上述第一预设值；

步骤S103，在第一位置不位于第一区域内和/或第二位置不位于第二区域内的情况下，根据上述第一位置和/或上述第二位置，控制上述第二电机以及上述第三电机运行，以调整上述第一位置和/或上述第二位置，使得调整后的上述第一位置位于上述第一区域内和/或调整后的上述第二位置位于第二区域内，其中，上述第一位置为上述焊丝末端的中心点在上述第一图像中的位置，上述第二位置为上述熔池的中心点在上述第二图像中的位置。

本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。

本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有至少如下方法步骤的程序：

步骤S101，获取图像采集设备采集的第一图像和/或第二图像、第一距离以及第二距离，其中，上述第一图像为包括焊丝末端的图像，上述第二图像为包括熔池的图像，上述第一距离为预设的物距，上述第二距离为上述图像采集设备与上述焊丝末端之间的距离；

步骤S102，在上述第一距离与上述第二距离的差值大于第一预设值的情况下，根据上述差值控制上述第一电机运行，以调整上述差值，使得调整后的上述差值小于或者等于上述第一预设值；

步骤S103，在第一位置不位于第一区域内和/或第二位置不位于第二区域内的情况下，根据上述第一位置和/或上述第二位置，控制上述第二电机以及上述第三电机运行，以调整上述第一位置和/或上述第二位置，使得调整后的上述第一位置位于上述第一区域内和/或调整后的上述第二位置位于第二区域内，其中，上述第一位置为上述焊丝末端的中心点在上述第一图像中的位置，上述第二位置为上述熔池的中心点在上述第二图像中的位置。

根据本申请的又一种典型的实施例，还提供了一种焊接系统，包括上述的焊接机器人；上述焊接机器人的控制器，包括一个或多个处理器，存储器以及一个或多个程序，其中，上述一个或多个程序被存储在上述存储器中，并且被配置为由上述一个或多个处理器执行，上述一个或多个程序包括用于执行任意一种上述的方法。

上述的焊接系统包括上述的焊接机器人以及其控制器，上述控制器用于执行任一种上述的方法，该方法根据图像采集设备与上述焊丝末端的实际距离以及预设物距来控制第一电机运行，实现对图像采集设备的空间位置的自动调整，根据焊丝末端中心点和/或熔池中线点在图像中的位置，来控制第二电机和第三电机运行，以对图像采集设备的偏航角和俯仰角的自动调整，保证了调整后的图像采集设备的空间位置以及角度满足焊接需求，无需在焊接过程中停下焊接机器人进行图形采集设备的人工调整，保证了焊接机器人的焊接效率较高，有效地解决了现有技术中焊接机器人的熔池相机在焊接过程中需要人工调整位置和角度，影响焊接效率的问题，保证了焊接系统的焊接效率较高，自动化程度较高。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁盘或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请上述的图像采集设备的调整设备中，通过第一固定机构连接图像采集设备；水平调节机构包括固定件以及第二电机，通过第二电机转动来带动固定件在第一方向上转动，进而通过第一固定机构带动图像采集设备在第一方向上转动，实现对图像采集设备的偏航角度的调整；俯仰调节机构包括第三电机以及移动组件，通过第三电机转动，来带动移动组件在第二方向上移动，进而通过第一固定机构带动图像采集设备在第二方向上转动，实现对图像采集设备的俯仰角度的调整；位置调节机构包括第一电机、第一传动组件以及滑动组件，通过上述第一电机转动，来带动上述滑动组件沿上述第一传动组件移动，进而带动图像采集设备移动，实现对图像采集设备的位置调整。相比于现有技术中焊接机器人的熔池相机在焊接过程中需要人工调整位置和角度，影响焊接效率的问题，本申请通过位置调节机构的第一电机运行，可以实现对图像采集设备的空间位置的自动调整，通过水平调节机构的第二电机运行，可以实现对图像采集设备的偏航角的自动调整；通过俯仰调节机构的第三电机运行，可以实现对图像采集设备的俯仰角的自动调整，通过本申请的调整设备实现了对图像采集设备的位置和角度的自动调整，无需人工调整，保证了焊接机器人的焊接效率较高。

2)、本申请上述的焊接机器人包括爬行机器人以及任一种上述的图像采集设备的调整设备，通过调整设备中位置调节机构的第一电机运行，可以实现对图像采集设备的空间位置的自动调整，通过调整设备中红水平调节机构的第二电机运行，可以实现对图像采集设备的偏航角的自动调整；通过调整设备中俯仰调节机构的第三电机运行，可以实现对图像采集设备的俯仰角的自动调整，实现了对图像采集设备的位置和角度的自动调整，无需人工调整，保证了焊接机器人的焊接效率较高，有效地解决了现有技术中焊接机器人的熔池相机在焊接过程中需要人工调整位置和角度，影响焊接效率的问题。

3)、本申请上述的焊接机器人的控制方法中，首先通过图像采集设备获取表征预设物距的第一距离、表征图像采集设备与上述焊丝末端之间的距离的第二距离，还获取包括焊丝末端的第一图像和/或包括熔池的第二图像；之后，在上述第一距离与上述第二距离的差值大于第一预设值的情况下，根据上述差值控制上述第一电机运行，以调整上述差值，来实现对图像采集设备的空间位置的调整；并且，在第一位置不位于第一区域内和/或第二位置不位于第二区域内的情况下，根据上述第一位置和/或上述第二位置，控制上述第二电机以及上述第三电机运行，以调整上述第一位置和/或上述第二位置，来实现对图像采集设备的偏航角和/或俯仰角的调整，其中，上述第一位置为上述焊丝末端的中心点在上述第一图像中的位置，上述第二位置为上述熔池的中心点在上述第二图像中的位置。相比于现有技术中焊接机器人的熔池相机在焊接过程中需要人工调整位置和角度，影响焊接效率的问题，本申请的上述方法，根据图像采集设备与上述焊丝末端的实际距离以及预设物距来控制第一电机运行，实现对图像采集设备的空间位置的自动调整，根据焊丝末端中心点和/或熔池中线点在图像中的位置，来控制第二电机和第三电机运行，以对图像采集设备的偏航角和俯仰角的自动调整，保证了调整后的图像采集设备的空间位置以及角度满足焊接需求，无需在焊接过程中停下焊接机器人进行图形采集设备的人工调整，保证了焊接机器人的焊接效率较高。

4)、本申请上述的焊接机器人的控制装置中，通过获取单元来获取图像采集设备采集的表征预设物距的第一距离、表征图像采集设备与上述焊丝末端之间的距离的第二距离，还获取包括焊丝末端的第一图像和/或包括熔池的第二图像；在上述第一距离与上述第二距离的差值大于第一预设值的情况下，通过第一控制单元根据上述差值控制上述第一电机运行，以调整上述差值，来实现对图像采集设备的空间位置的调整；在第一位置不位于第一区域内和/或第二位置不位于第二区域内的情况下，通过第二控制单元根据上述第一位置和/或上述第二位置，控制上述第二电机以及上述第三电机运行，以调整上述第一位置和/或上述第二位置，来实现对图像采集设备的偏航角和/或俯仰角的调整，其中，上述第一位置为上述焊丝末端的中心点在上述第一图像中的位置，上述第二位置为上述熔池的中心点在上述第二图像中的位置。相比于现有技术中焊接机器人的熔池相机在焊接过程中需要人工调整位置和角度，影响焊接效率的问题，本申请的上述装置，根据图像采集设备与上述焊丝末端的实际距离以及预设物距来控制第一电机运行，实现对图像采集设备的空间位置的自动调整，根据焊丝末端中心点和/或熔池中线点在图像中的位置，来控制第二电机和第三电机运行，以对图像采集设备的偏航角和俯仰角的自动调整，保证了调整后的图像采集设备的空间位置以及角度满足焊接需求，无需在焊接过程中停下焊接机器人进行图形采集设备的人工调整，保证了焊接机器人的焊接效率较高。

5)、本申请上述的焊接系统包括上述的焊接机器人以及其控制器，上述控制器用于执行任一种上述的方法，该方法根据图像采集设备与上述焊丝末端的实际距离以及预设物距来控制第一电机运行，实现对图像采集设备的空间位置的自动调整，根据焊丝末端中心点和/或熔池中线点在图像中的位置，来控制第二电机和第三电机运行，以对图像采集设备的偏航角和俯仰角的自动调整，保证了调整后的图像采集设备的空间位置以及角度满足焊接需求，无需在焊接过程中停下焊接机器人进行图形采集设备的人工调整，保证了焊接机器人的焊接效率较高，有效地解决了现有技术中焊接机器人的熔池相机在焊接过程中需要人工调整位置和角度，影响焊接效率的问题，保证了焊接系统的焊接效率较高，自动化程度较高。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种图像采集设备的调整设备，其特征在于，包括：

位置调节机构，包括第一电机、第一丝杆组件以及滑动组件，所述第一电机与所述第一丝杆组件的第一端连接，所述滑动组件具有相对的正面和背面，所述滑动组件的正面可滑动地安装在所述第一丝杆组件上，所述第一电机转动带动所述滑动组件沿所述第一丝杆组件移动；

第一固定机构，所述第一固定机构的第一端用于与所述图像采集设备连接；

水平调节机构，包括固定件以及第二电机，所述第二电机的第一端位于所述滑动组件的背面上，所述第二电机的第二端与所述固定件的第一端连接，所述固定件的第二端与所述第一固定机构的第一端转动连接，所述第二电机转动以通过所述固定件带动所述图像采集设备在第一方向上转动；

俯仰调节机构，包括第三电机以及移动组件，所述第三电机的第一端位于所述滑动组件的背面上，所述第三电机的第二端与所述移动组件的第一端连接，所述移动组件的第二端具有沿所述第一方向设置的轨道，所述第一固定机构的第二端位于所述轨道中，所述第三电机转动带动所述移动组件在第二方向上移动，使得所述第一固定机构带动所述图像采集设备在所述第二方向上转动，所述第二方向与所述第一方向垂直；

所述移动组件包括：

内套筒，固定在所述滑动组件的背面上，且套设在所述第二电机外；

外套筒，套设在所述内套筒外，且所述外套筒的内筒壁与所述内套筒的外筒壁滑动连接；

所述轨道，与所述外套筒远离所述滑动组件的一端连接，所述轨道为环型轨道；

固连支架，所述固连支架的第一端与所述外套筒的外管壁连接；

第二丝杆组件，所述第二丝杆组件的第一端与所述固连支架的第二端连接，所述第二丝杆组件的第二端为所述移动组件的第一端，所述第三电机转动的情况下，所述第二丝杆组件沿所述第二方向移动，以通过所述固连支架带动所述外套筒沿所述第二方向移动。

2.根据权利要求1所述的调整设备，其特征在于，所述第一固定机构包括：

第一固定环，用于套设在所述图像采集设备上，所述第一固定环的轴线与所述图像采集设备的光轴平行；

第二固定环，所述第二固定环的外环壁与所述第一固定环的外环壁相切，所述第二固定环的轴线与所述第一固定环的轴线垂直；

伸缩杆，所述伸缩杆的第一端与所述第二固定环的外壁连接，所述伸缩杆的第二端为所述第一固定机构的第二端，所述伸缩杆垂直于所述第二固定环的轴线。

3.根据权利要求2所述的调整设备，其特征在于，所述固定件包括：

第一联轴器，所述第一联轴器的第一端为所述固定件的第一端；

支撑轴，所述支撑轴的第一端与所述第一联轴器的第二端连接，所述支撑轴的第二端具有第三固定环，所述第三固定环以及所述第二固定环共轴线；

旋转阻尼器，所述旋转阻尼器为所述固定件的第二端，所述第二固定环以及所述第三固定环分别套设在所述旋转阻尼器上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的调整设备，其特征在于，所述第一丝杆组件具有正面和背面，所述滑动组件位于所述第一丝杆组件的正面，所述调整设备还包括：

第二固定机构，包括连接的第一固定板以及第二固定板，所述第一固定板与所述第二固定板之间的夹角小于90°，所述第一固定板远离所述第二固定板的表面用于与爬行机器人连接，所述第二固定板远离所述第一固定板的表面与所述第一丝杆组件的背面连接。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的调整设备，其特征在于，所述位置调节机构还包括：

第二联轴器，所述第一电机以及所述第一丝杆组件通过所述第二联轴器连接。

6.一种焊接机器人，其特征在于，包括：

爬行机器人；

权利要求1至5中任一项所述的图像采集设备的调整设备，所述爬行机器人与所述调整设备的第一丝杆组件连接。

7.一种权利要求6所述的焊接机器人的控制方法，其特征在于，包括：

获取图像采集设备采集的第一图像和/或第二图像、第一距离以及第二距离，其中，所述第一图像为包括焊丝末端的图像，所述第二图像为包括熔池的图像，所述第一距离为预设的物距，所述第二距离为所述图像采集设备与所述焊丝末端之间的距离；

在所述第一距离与所述第二距离的差值大于第一预设值的情况下，根据所述差值控制所述第一电机运行，以调整所述差值，使得调整后的所述差值小于或者等于所述第一预设值；

在第一位置不位于第一区域内和/或第二位置不位于第二区域内的情况下，根据所述第一位置和/或所述第二位置，控制所述第二电机以及所述第三电机运行，以调整所述第一位置和/或所述第二位置，使得调整后的所述第一位置位于所述第一区域内和/或调整后的所述第二位置位于第二区域内，其中，所述第一位置为所述焊丝末端的中心点在所述第一图像中的位置，所述第二位置为所述熔池的中心点在所述第二图像中的位置。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一图像有连续多帧，在根据所述第一位置和/或所述第二位置，控制所述第二电机以及所述第三电机运行之前，在获取图像采集设备采集的第一图像和/或第二图像、第一距离以及第二距离之后，所述方法还包括：

执行以下至少之一：采用帧间差分法对连续多帧所述第一图像进行处理，得到所述焊丝末端的位置信息、采用边缘检测法从所述第二图像中提取所述熔池的图像，得到所述熔池的位置信息。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述第一位置和/或所述第二位置，控制所述第二电机以及所述第三电机运行，包括：

根据所述第一位置，确定第三距离，和/或，根据所述第二位置，确定第四距离，其中，所述第三距离为所述第一位置与所述第一图像的中心点之间的距离，所述第四距离为所述第二位置与所述第二图像的中心点之间的距离；

对所述第三距离和/或所述第四距离进行坐标变换，得到所述图像采集设备的俯仰角度调整值以及偏航角度调整值；

根据所述偏航角度调整值，确定所述第二电机的转动方向以及转动圈数，以及根据所述俯仰角度调整值，确定所述第三电机的转动方向以及转动圈数；

控制所述第二电机以及所述第三电机按照对应的所述转动方向转动对应的所述转动圈数。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，获取图像采集设备采集的第一图像和/或第二图像，包括：

根据当前焊接状态，确定第一图像和/或第二图像，其中，在所述当前焊接状态为焊接前的情况下，获取所述第一图像，在所述当前焊接状态为焊接中的情况下，获取所述第二图像。

11.一种权利要求6所述的焊接机器人的控制装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取图像采集设备采集的第一图像和/或第二图像、第一距离以及第二距离，其中，所述第一图像为包括焊丝末端的图像，所述第二图像为包括熔池的图像，所述第一距离为预设的物距，所述第二距离为所述图像采集设备与所述焊丝末端之间的距离；

第一控制单元，用于在所述第一距离与所述第二距离的差值大于第一预设值的情况下，根据所述差值控制所述第一电机运行，以调整所述差值，使得调整后的所述差值小于或者等于所述第一预设值；

第二控制单元，用于在第一位置不位于第一区域内和/或第二位置不位于第二区域内的情况下，根据所述第一位置和/或所述第二位置，控制所述第二电机以及所述第三电机运行，以调整所述第一位置和/或所述第二位置，使得调整后的所述第一位置位于所述第一区域内和/或调整后的所述第二位置位于第二区域内，其中，所述第一位置为所述焊丝末端的中心点在所述第一图像中的位置，所述第二位置为所述熔池的中心点在所述第二图像中的位置。

12.一种焊接系统，其特征在于，包括：

权利要求6所述的焊接机器人；

所述焊接机器人的控制器，包括一个或多个处理器，存储器以及一个或多个程序，其中，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行权利要求7至10中任意一项所述的方法。