基于視覺傳感的焊縫自動跟蹤系統(tǒng)研究.pdf

1、目前服役的焊接機器人90％都是以“示教－再現”模式進行工作的，少數以軌跡規(guī)劃方式工作。焊接過程中，焊槍與焊縫中心都會存在一定誤差，并且，焊接過程又是一個復雜、非線性、干擾因素較多的過程，焊接工件熱變形、咬邊、錯邊，以及焊縫間隙的變化等是不可預知的，這些因素都會直接影響到焊接質量。在“示教－再現”或軌跡規(guī)劃應用的基礎上，實時焊縫糾偏可以進一步提高焊接精度，尤其適用于輔助工程上焊接易變形、裝配復雜等自動焊難以控制的工件生產。 本文基

2、于總裝“十一五”預研項目，以新型航天器燃料貯箱2mm鋁合金薄板的焊接為背景，針對脈沖TIG(鎢極惰性氣體保護焊)焊接方法，對平板直縫和平板法蘭進行焊縫跟蹤實驗，將傳統(tǒng)的“示教－再現”型機器人開發(fā)成具有實時焊縫跟蹤的弧焊機器人系統(tǒng)。 本文先構建了焊接機器人系統(tǒng)平臺，包括： 1. 設計了合適的濾光－減光系統(tǒng)，能夠清晰采集到焊接電流基值時的焊接圖像，解決了弧光對焊接圖像質量影響較大的問題； 2. 利用PC機、A/D 卡

3、、D/A 卡、圖像卡，在Visual C++環(huán)境下，采用多線程技術，同時進行采集圖像、處理圖像、計算并發(fā)送糾偏電壓等功能。本文研究了2mm 鋁合金薄板無坡口脈沖TIG 焊接過程中的熔池前端焊縫特征，對小窗口圖像的灰度值變化進行了分析，并設計了基于灰度值變化速率的焊縫邊緣獲取方法。利用圖像復原，中值濾波、邊緣獲取、去除偽邊緣、最小二乘法擬合等方法開發(fā)出具有較高適應性的圖像處理算法。該算法的精度經驗證，可以控制在±0.15mm 范圍內。

4、 本文針對首鋼MOTOMAN HP6機器人糾偏系統(tǒng)不開放的特性，進行了一系列的隨機實驗，通過數據對糾偏系統(tǒng)進行了建模與仿真，得到較為準確的糾偏電壓與偏差量關系的模型，為控制器的離線設計創(chuàng)造了條件。 本文提出了一種實時焊縫跟蹤技術，利用視覺傳感器從熔池正前方觀察焊槍槍尖投影點與焊縫的位置偏差，實時調整焊槍位置。同時在保障焊接穩(wěn)定性的前提下，基于機器人糾偏卡的模型，設計了模糊PID 控制器，保證機器人快速而穩(wěn)定地調整焊槍位置。