基于機(jī)器視覺(jué)的焊縫識(shí)別及軌跡規(guī)劃.pdf

1、隨著《中國(guó)制造2025》綱領(lǐng)性文件的提出，我國(guó)逐步邁進(jìn)制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)。我國(guó)工業(yè)制造業(yè)發(fā)展迅猛，對(duì)工件焊接的要求也隨之越來(lái)越高。在傳統(tǒng)的人工焊接過(guò)程中存在焊接效率低下和焊接質(zhì)量沒(méi)有保證等生產(chǎn)上的問(wèn)題，同時(shí)惡劣的焊接環(huán)境和勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題嚴(yán)重影響工人的健康。當(dāng)前的焊接機(jī)器人已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，其中示教型機(jī)器人最為廣泛，示教型機(jī)器人的工作方式是基于示教模式進(jìn)行，具有穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便和可重復(fù)工作等優(yōu)點(diǎn)能夠在一定程度上替代人工焊接。同時(shí)，存在

2、很嚴(yán)重的效率問(wèn)題，在示教的過(guò)程中需要示教的點(diǎn)數(shù)多這往往非常費(fèi)時(shí)間、靈活度差和不具有強(qiáng)魯棒性，這些問(wèn)題是焊接機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)上的難點(diǎn)，機(jī)器人技術(shù)的普及和生產(chǎn)被這些問(wèn)題嚴(yán)重制約。
　　隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像處理技術(shù)的迅猛發(fā)展，基于視覺(jué)傳感反饋系統(tǒng)的仿生型機(jī)器人逐漸使用在焊接生產(chǎn)領(lǐng)域。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)反饋焊縫圖像信息，從而避免機(jī)器人在示教過(guò)程中出現(xiàn)的各種誤差。本文基于機(jī)器視覺(jué)的焊縫識(shí)別并結(jié)合焊接機(jī)械臂的軌跡規(guī)劃作為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)焊縫圖像

3、處理的改進(jìn)來(lái)提高計(jì)算機(jī)識(shí)別焊縫的能力和提高運(yùn)行的效率，同時(shí)，改進(jìn)焊接機(jī)械臂的軌跡規(guī)劃，使達(dá)到基于時(shí)間最優(yōu)的運(yùn)行效果，從而進(jìn)一步提高整個(gè)焊接機(jī)械臂的運(yùn)行效率。
　　本文研究了圖像預(yù)處理技術(shù)，針對(duì)傳統(tǒng)的圖像處理算法在處理帶有干擾的焊縫圖像時(shí)中心線圖像出現(xiàn)斷續(xù)或者偏離中心線等問(wèn)題，提出了基于改進(jìn)暗通道先驗(yàn)焊縫圖像預(yù)處理的算法，結(jié)合濾波去噪、閾值處理、形態(tài)學(xué)運(yùn)算、邊緣檢測(cè)等一系列算法，使其算法具有較強(qiáng)的魯棒性，并獲得清晰、居中以及連續(xù)的焊

4、縫中心線。從而能夠通過(guò)特征點(diǎn)的檢測(cè)獲得較為準(zhǔn)確的焊縫圖像中心線的特征點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)指導(dǎo)焊接機(jī)器人完成焊接。
　　本文研究了基于雙目視覺(jué)檢測(cè)的情況下兩幅焊縫圖像的特征點(diǎn)匹配技術(shù)。基于SIFT特征提取的Brute-Force匹配算法和基于SURF特征提取的Flann匹配算法，深入分析算法的結(jié)構(gòu)，巧妙設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證算法的可行性，來(lái)得到一種在時(shí)間和匹配正確率上都能滿足焊接機(jī)器人所需求的特征點(diǎn)匹配算法。
　　本文研究了機(jī)械臂的時(shí)間最優(yōu)軌跡規(guī)

5、劃問(wèn)題，通過(guò)一種基于遺傳算法對(duì)3-5-3多項(xiàng)式插值機(jī)械臂軌進(jìn)行機(jī)械臂的軌跡規(guī)劃，同時(shí)兼顧運(yùn)行的穩(wěn)定性，縮小擺動(dòng)幅度以保證焊接機(jī)器人在焊接過(guò)程中安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。
　　本文設(shè)計(jì)了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)，能夠快速、有效識(shí)別前線操作技術(shù)人員的手勢(shì)，從而保證在生產(chǎn)過(guò)程中突發(fā)情況的發(fā)生時(shí)能夠安全有效地進(jìn)行處理。
　　本文設(shè)計(jì)了焊接機(jī)器人的人機(jī)交互界面，能夠讓監(jiān)察人員較為直觀地觀察機(jī)器人焊接的情況，并能手動(dòng)調(diào)節(jié)在圖像處理過(guò)程中的