隨著建筑行業(yè)數(shù)字化水平的提高，機(jī)器視覺(jué)將在機(jī)器人定位，識(shí)別，檢測(cè)等領(lǐng)域都會(huì)有更廣泛的應(yīng)用。不久的將來(lái)不僅在建筑鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)上，在施工現(xiàn)場(chǎng)等復(fù)雜環(huán)境下視覺(jué)技術(shù)都將會(huì)有起到越來(lái)越重要的作用。就讓我們一起來(lái)看看“固建機(jī)器人”的機(jī)器視覺(jué)在建筑機(jī)器人上的應(yīng)用吧。

1. 基于建筑機(jī)器人的機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)

應(yīng)用場(chǎng)合：

（1）建筑鋼結(jié)構(gòu)工廠(chǎng)

焊接機(jī)器人：板料加工、 板料上下料、 工件組立、焊縫跟蹤、焊縫品質(zhì)檢測(cè)

噴漆機(jī)器人：焊接件表面處理、噴漆工件位置識(shí)別、噴漆質(zhì)量檢測(cè)

(2) 建筑現(xiàn)場(chǎng)施工

抹墻機(jī)器人：抹墻位置識(shí)別、施工質(zhì)量檢查

地面鋪裝機(jī)器人：地磚位置檢測(cè)

建筑機(jī)器人大量的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用需要對(duì)于加工或者施工對(duì)象做精確定位，然而現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人僅能在嚴(yán)格定義的結(jié)構(gòu)化環(huán)境中執(zhí)行預(yù)定指令動(dòng)作，缺乏對(duì)環(huán)境的感知與應(yīng)變能力，這極大地限制了機(jī)器人的應(yīng)用。

機(jī)器人視覺(jué)技術(shù)的大大提高了機(jī)器人的實(shí)際工作效率，減少甚至取消了了對(duì)于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行示教或者離線(xiàn)編程的環(huán)節(jié)，從而節(jié)約了大量的編程時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。

2. 建筑焊接機(jī)器人應(yīng)用：

在建筑機(jī)器人焊接領(lǐng)域有兩個(gè)剛需的機(jī)器人視覺(jué)的應(yīng)用

（1） 現(xiàn)有的建筑機(jī)器人焊接需要人工通過(guò)編程和示教來(lái)保證機(jī)器人焊接的軌跡。構(gòu)件多品種，小批量，每次產(chǎn)品更換都需要更改夾具，重新示教，通過(guò)多次編程才能確定最終的編程方案，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。

（2） 焊接過(guò)程中，由于工件尺寸公差大，工裝本身尺寸誤差，或者焊接熱應(yīng)力導(dǎo)致的變形，會(huì)導(dǎo)致實(shí)際焊縫軌跡與編程軌跡存在差異，而焊接機(jī)器人無(wú)法識(shí)別并修正該差異，從而導(dǎo)致焊接品質(zhì)出現(xiàn)差異。

3. 固建建筑工業(yè)化研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)裝配式建筑焊接設(shè)備研發(fā)了建筑機(jī)器人智能焊接系統(tǒng)，在不大幅增加成本的前提下，解決了焊接機(jī)器人人工編程的技術(shù)難題，打通了焊接機(jī)器人換人的最后一公里。

建筑焊接機(jī)器人智能焊接系統(tǒng)由以下三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成

1.

（1）初始焊接位置識(shí)別與引導(dǎo)子系統(tǒng)

該系統(tǒng)通過(guò)視覺(jué)傳感器，在工作空間內(nèi)拍攝焊件的圖像，通過(guò)圖像處理和立體匹配，提取焊縫的初始點(diǎn)在三維空間內(nèi)的坐標(biāo)，把這個(gè)結(jié)果傳送給中央控制計(jì)算機(jī)，由服務(wù)器控制機(jī)器人的焊槍自動(dòng)運(yùn)動(dòng)到初始焊位準(zhǔn)備焊接。

（2）2D攝像頭主要用于快速識(shí)別焊縫的起點(diǎn)和終點(diǎn)

基于2D視覺(jué)技術(shù)，工作人員可以通過(guò)圖形化界面快速獲取起始點(diǎn)和終點(diǎn)的X/Y軸坐標(biāo)，通過(guò)深度學(xué)習(xí)等算法，系統(tǒng)能自行識(shí)別并高亮現(xiàn)實(shí)焊縫，供操作人員選取。自動(dòng)尋跡使用前置設(shè)定的焊縫起點(diǎn)等信息，啟動(dòng)焊縫尋跡/跟蹤兩用攝像頭，通過(guò)算法控制，引導(dǎo)機(jī)械手?jǐn)y帶焊槍來(lái)到可以準(zhǔn)確開(kāi)始焊接過(guò)程的起伏點(diǎn)。接下來(lái)，系統(tǒng)綜合運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)，高效濾波，噪聲剔除和型態(tài)自適應(yīng)控制等算法，由機(jī)器人異步自尋找并確定待焊縫的空間信息，并根據(jù)已設(shè)定在程序內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)給出最佳焊接角度及機(jī)器人焊槍運(yùn)動(dòng)軌跡。自動(dòng)尋跡過(guò)程（無(wú)需人工干預(yù)）完成，機(jī)器人自行生成了傳統(tǒng)需要人工示教才能獲得的空間焊縫軌跡。

2. 基于視覺(jué)傳感的焊縫跟蹤子系統(tǒng)

接著上一步的工作，取待焊工件焊縫位置，形狀與方向的圖像信息，然后經(jīng)過(guò)特定設(shè)計(jì)的圖像處理的算法提取焊縫形狀與方向特征，并根據(jù)焊縫位置確定焊槍的下一步接近或糾偏運(yùn)動(dòng)方向和位移量，再行啟動(dòng)焊縫跟蹤計(jì)算程序，通過(guò)中央控制機(jī)和機(jī)器人控制驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體移動(dòng)焊槍端點(diǎn)跟蹤焊縫走向和位置糾偏。通過(guò)這種方式可以實(shí)時(shí)調(diào)整焊接路徑，保證焊接質(zhì)量。

3.基于視覺(jué)傳感的焊縫熔透實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)

利用安裝于機(jī)器人焊槍行走方向的后部的攝像頭，在焊接弧光照射下獲取機(jī)器人運(yùn)動(dòng)后方向的半部熔池變化圖像。經(jīng)過(guò)算法提取熔池形狀特征如：寬度，半長(zhǎng)，面積，形狀特征信息等。在根據(jù)這些信息，通過(guò)中央控制機(jī)結(jié)合相應(yīng)的工藝參數(shù)和預(yù)先建立的焊接熔池動(dòng)態(tài)過(guò)程模型預(yù)測(cè)熔深，熔透，熔寬和余高等焊接質(zhì)量參數(shù)。調(diào)用合適的控制策略給出適當(dāng)?shù)暮附訁?shù)調(diào)整以及機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度，姿態(tài)，送絲機(jī)速度的調(diào)節(jié)變化，通過(guò)焊接電源和機(jī)器人本體等機(jī)構(gòu)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接熔池動(dòng)態(tài)特征的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，熔透與焊縫成形質(zhì)量的智能控制。

綜上所述，基于視覺(jué)技術(shù)開(kāi)發(fā)的“建筑機(jī)器人智能焊接系統(tǒng)”，利用大量的計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像及人工智能技術(shù)。通過(guò)對(duì)焊接坡口特征的提取和分析，以及在焊縫在三維位置空間和時(shí)間空間這四個(gè)維度的變化情況，結(jié)合不同的焊接工藝，自動(dòng)規(guī)劃焊接過(guò)程中焊機(jī)及機(jī)器人的實(shí)時(shí)位姿及運(yùn)動(dòng)軌跡。完全可以取代工程師示教編程或離線(xiàn)編程的工作。在實(shí)際使用中將會(huì)發(fā)揮巨大的經(jīng)濟(jì)效益。