眾所周知，焊接在工業(yè)制造的各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域（如汽車、造船、建筑、城市管道等）有著極為重要地位。但是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，由于環(huán)境差、危險(xiǎn)高等行業(yè)特點(diǎn)，導(dǎo)致焊接從業(yè)人員從業(yè)積極性下降，從業(yè)人員嚴(yán)重不足，人員成本快速攀升。因此，工業(yè)機(jī)器人取代人工完成焊接工作，也成為焊接領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)智能制造，減員增效的主要手段。

盡管工業(yè)機(jī)器人在國(guó)內(nèi)制造領(lǐng)域快速發(fā)展，然而在焊接領(lǐng)域，工業(yè)機(jī)器人的滲透率依然不高。我們認(rèn)為有以下兩個(gè)主要原因：

1.需要機(jī)器人編程工程師在焊接前對(duì)機(jī)器人焊接軌跡進(jìn)行示教編程或離線編程。編程時(shí)間長(zhǎng)，且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，需多次試焊才能確定最終的編程方案。面對(duì)多品種少批量的焊接產(chǎn)品，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。

2.在焊接過(guò)程中，由于工件本身的尺寸誤差，或者工裝定位誤差，又或是焊接熱應(yīng)力所造成的形變，導(dǎo)致實(shí)際焊縫軌跡與編程軌跡存在差異，而焊接機(jī)器人并無(wú)法識(shí)別并修正該差異，從而導(dǎo)致焊接品質(zhì)出現(xiàn)瑕疵。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外企業(yè)針對(duì)問(wèn)題2已經(jīng)提出了有效的解決方案：即在焊槍前部加裝視覺(jué)傳感器，焊接過(guò)程中實(shí)時(shí)判斷焊縫實(shí)際位置與預(yù)先變成位置的差異，并引導(dǎo)機(jī)器人實(shí)時(shí)進(jìn)行修正。這一領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外較知名的企業(yè)包括日本基恩士，美國(guó)LMI，德國(guó)SICK,以及國(guó)內(nèi)的北京創(chuàng)想和唐山英萊。

對(duì)于問(wèn)題1，始終沒(méi)有廠商提出可行的解決方案。因此，焊接前的機(jī)器人編程已經(jīng)成為制約機(jī)器人快速導(dǎo)入焊接領(lǐng)域的最大瓶頸。

面對(duì)焊接業(yè)界對(duì)機(jī)器換人的巨大需求，以及目前焊接機(jī)器人需在焊接前進(jìn)行人工編程的技術(shù)困境，深圳市超準(zhǔn)視覺(jué)科技有限公司經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間技術(shù)積累和產(chǎn)品研發(fā)，成功研發(fā)了“焊接機(jī)器人三維自動(dòng)尋跡視覺(jué)系統(tǒng)”，在不大幅度增加成本的前提下，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。

以下是超準(zhǔn)視覺(jué)“焊接機(jī)器人三維自動(dòng)尋跡視覺(jué)系統(tǒng)”的簡(jiǎn)要介紹。

如圖所示，在焊槍前方設(shè)置有2D視覺(jué)攝像頭和焊縫尋跡/跟蹤激光頭。

2D攝像頭的主要作用是快速識(shí)別焊縫的起點(diǎn)和終點(diǎn)。

其主要工作模式是：.

1.基于2D視覺(jué)技術(shù)，通過(guò)圖形化界面，工作人員可以快速選取焊縫的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)的X/Y坐標(biāo)值；

2.若當(dāng)前視場(chǎng)有多條焊縫，可以通過(guò)選取起始點(diǎn)1、終止點(diǎn)1、起始點(diǎn)2、終止點(diǎn)2……的方式，實(shí)現(xiàn)多焊縫選取，并設(shè)定焊接先后次序；

3.對(duì)于復(fù)雜零件，當(dāng)六軸機(jī)械臂無(wú)法覆蓋所有焊縫時(shí)，通過(guò)圖像化焊縫選取功能配合變位機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以上實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件上的焊縫快速選取。

通過(guò)運(yùn)用深度學(xué)習(xí)等算法，系統(tǒng)能自行識(shí)別并高亮顯示焊縫，供操作人員選取確定，方式簡(jiǎn)單快捷。焊縫起點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)方向和終點(diǎn)的確定為下一步的焊槍自動(dòng)尋跡設(shè)定了邊界，打下了基礎(chǔ)。

自動(dòng)尋跡過(guò)程使用前置設(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。

當(dāng)真正的焊接過(guò)程開(kāi)始后，超準(zhǔn)視覺(jué)跟蹤系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前時(shí)間片焊縫空間位置信息，并實(shí)時(shí)控制機(jī)器手做適當(dāng)修正，確保焊槍永遠(yuǎn)按指定角度和精確位置對(duì)正焊縫，完成高質(zhì)量焊接。

（此段可選）焊接主過(guò)程完成后，尋跡/跟蹤攝像頭沿焊縫運(yùn)動(dòng)第三次，進(jìn)行焊縫質(zhì)量檢查。

在精度方面，“焊接機(jī)器人三維自動(dòng)尋跡視覺(jué)系統(tǒng)”的軌跡規(guī)劃精度可達(dá)到0.05mm,完全可以滿足激光焊等高精度焊接工藝的要求。在效率方面，“焊接機(jī)器人三維自動(dòng)尋跡視覺(jué)系統(tǒng)”的軌跡規(guī)劃速度可達(dá)到20mm/秒，針對(duì)復(fù)雜焊縫，其效率遠(yuǎn)高于人工編程。

綜上所述，深圳市超準(zhǔn)視覺(jué)所開(kāi)發(fā)的“焊接機(jī)器人三維自動(dòng)尋跡視覺(jué)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編程的工作。

超準(zhǔn)視覺(jué)創(chuàng)立于2017年12月，總部位于深圳市南山區(qū)留學(xué)生創(chuàng)業(yè)大廈。公司創(chuàng)始人兼CEO陳珉博士畢業(yè)于英國(guó)諾丁漢大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，專業(yè)計(jì)算機(jī)圖像處理，被評(píng)為深圳市海外高層次人才（孔雀計(jì)劃）。公司核心成員擁有海外留學(xué)及工作經(jīng)驗(yàn)，其中包括2名博士/博士后、3名碩士。

準(zhǔn)視覺(jué)作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的工業(yè)三維機(jī)器視覺(jué)企業(yè)，自成立以來(lái)一直專注于工業(yè)級(jí)三維機(jī)器視覺(jué)及人工智能核心技術(shù)、產(chǎn)品、解決方案的研發(fā)、生產(chǎn)和工業(yè)化應(yīng)用，為傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人賦予視覺(jué)和思考的能力，讓機(jī)器人更加智能，從而真正實(shí)現(xiàn)智能制造和柔性制造。

超準(zhǔn)視覺(jué)成立至今，完成了兩輪數(shù)千萬(wàn)元融資，還獲得了深圳市政府創(chuàng)客創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目資助，已獲得一項(xiàng)集成電路布圖，十項(xiàng)軟件著作權(quán)授權(quán)，申請(qǐng)發(fā)明專利四項(xiàng)。此外，超準(zhǔn)視覺(jué)的產(chǎn)品和技術(shù)獲得日本萬(wàn)代玩具等國(guó)內(nèi)外客戶一致認(rèn)可，廣泛應(yīng)用于汽車、玩具、焊接、切割等行業(yè),成為產(chǎn)業(yè)、資本、政府三方面均高度認(rèn)可的科技型創(chuàng)業(yè)企業(yè)。