基于激光熔覆再制造PDC钻头的机器人仿真分析

为了降低PDC钻头维修成本以及钻井周期,基于激光熔覆再制造技术,提出用机器人实现对钻头的再制造. 基于逆向工程,对PDC钻头进行数据采集,再对获取的钻头点云数据进行数据处理、三维重构,构造出与实体PDC钻头相同的三维模型. 利用软件Geomagic布尔运算得出工件缺损部位,在软件NX1899中利用等距平面族Γ与钻头修复部位相交,实现对曲面零件的路径规划. 对机器人末端焊枪修复PDC钻头轨迹进行仿真模拟,利用软件PQart模拟工作环境中工件相对于机器人的位置,实现对机器人的轨迹优化. 调整机器人末端焊枪位姿,提高修复后PDC钻头的表面性能. 验证了所述方法的可行性,为激光熔覆再制造技术修复复杂曲面提供了参考.     

基于快速测量的曲面多点成形精度控制

在板类件多点成形中,由于板料回弹、工件定位等因素,成形后的工件曲面与目标模型之间存在误差。文章通过激光快速扫描测量获得成形后工件的三维形状点云数据,经平滑去噪后,用对异常点不敏感的鲁棒最小二乘法进行B样条曲面拟合。将重构的曲面与目标模型配准计算后将曲面误差反馈到多点CAD系统,根据该误差进行回弹补偿、闭环修正工件曲面误差,并给出应用实例。结果表明,基于快速测量的曲面多点成形精度控制技术充分利用了多点成形的快速性的特点,通过三维空间形状反馈,来提高多点成形的精度。     

弧焊机器人柔性再制造系统

建立了一个弧焊机器人柔性再制造系统,该系统由测量、建模和离线编程三个子系统组成,可以自动获取废旧零件的表面信息,建立再制造模型,并生成焊接再制造程序,完成废旧零件的再制造过程.介绍了系统的硬件结构和各个子系统的工作原理.系统适用于缺损表面为二次曲面的工件,对不同缺损程度的工件的再制造可以自动进行.对某车辆的扭力轴进行了试验验证,结果表明该系统是可行的.     

基于编码结构光的角焊缝视觉检测

针对目前角焊缝外形检测方法中存在的缺点,提出了一种基于编码结构光的角焊缝外形尺寸检测方法,采用安装在机器人手臂末端的投影结构光视觉传感机构对焊缝进行测量.投影仪在测量位置向焊缝投射一幅伪随机编码彩色条纹图像与一幅用于彩色补偿的空白图像,通过彩色补偿消除焊缝表面彩色纹理信息对结构光解码的干扰,将补偿后的变形条纹图像恢复出焊缝表面三维数据,并通过几何关系计算出角焊缝的焊缝宽度、焊脚长度等尺寸参数.结果表明,基于编码结构光的角焊缝视觉检测方法能够实现角焊缝外形尺寸的非接触式高速测量,并且测量稳定性好,测量可靠度高,在焊缝视觉检测领域将会成为一种十分有效的方法.     

基于视觉技术的三维曲面非接触无损检测方法

不规则自由曲面在机械工程中有着广泛的应用,对其进行三维无损检测是近年来国内外研究的热点问题之一,传统的接触式测量方法由于采用接触式测头,所以极易损坏待测表面,且难以测量弹性实体,测量效量差。提出了一种基于主动双目视觉传感技术的三维曲面非接触无损检测方法,通过向待测曲面投影特定结构光并接收反馈信息实现曲面三维坐标的快速高效检测。这种方法无须接触式测头,仪器小巧,测量仪器与被测件间无测量力,因而易于实现现场无损检测。分析了基于该方法的数学模型,并给出了计算机仿真实验结果。仿真实验证明,该方法能够实现三维曲面的高精度现场检测。     

三维视觉在激光焊接机器人离线编程系统中的应用

建立了一套基于三维视觉的机器人离线编程系统,通过视觉传感器获取焊缝特征点的空间坐标,确定空间焊缝的准确坐标;通过一系列图像处理、坐标转换,最终生成符合机器人编程规范的程序代码,直接用于空间曲线焊缝的焊接。     

基于弧焊机器人的柔性再制造系统

建立了一个基于弧焊机器人的柔性再制造系统,由测量,建模和离线编程3个子系统组成。介绍了系统的硬件结构和各个子系统的工作原理。系统对不同缺损程度的工件的再制造可以自动进行。     

基于手眼立体视觉的弧焊机器人平面工件定位系统

在工业生产中应用的焊接机器人都是示教再现式的机器人，在批量生产时这种机器人要求每次工件定位必须一致，否则需要重新示教；带有离线编程系统的机器人同样存在工件定位问题，如果工件定位不准，焊接机器人无法按原离线编程系统生成的路径完成焊接。作者针对平面工件开发了一套基于手眼立体视觉的弧焊机器人工件定位系统，首先对摄像机的内外参数和机器人手眼关系进行标定；然后控制机器人运动，使安装在机器人末端的摄像机在两个不同的位置取像；最后通过图像处理和立体视觉的方法来计算出平面工件在机器人基坐标系中的三维信息。试验表明该系统获取的工件定位信息精确。该系统为焊接机器人自主焊接奠定基础。     

基于激光工具的工件坐标标定系统设计

利用工业机器人末端的激光传感器检测工件的位姿时,为解决检测过程中的工件坐标标定问题,设计基于激光工具的工件坐标标定系统。主要原理为通过激光工具在工件的两相交直线上各获取2个数据点,进行标定运算后得到以交点为原点的工件坐标系。基于ABB工业机器人系统设计数据点获取程序与坐标运算程序。以IRB1410机器人为执行机构, IL-300传感器为激光工具, R-20 Radian激光跟踪仪为校验设备,搭建了调试与校验平台。结果表明：基于激光工具的工件坐标标定系统不仅结构简单且标定误差在一定范围内     

基于结构光立体视觉的焊缝测量

提出了一种基于结构光立体视觉的焊缝测量方法,并给出了一种简单的摄像机与激光器标定方法。它采用安装在机器人末端的两台摄像机和一只激光器构成测量系统,激光器发出的光束经平凸柱面镜变成光平面,在焊件上形成条纹。两台摄像机同步采集该条纹图像,结合机器人末端位姿与摄像机参数,对于条纹上的每个特征点可以获得三组空间坐标。对这三组坐标进行信息融合,可以更加精确的获得特征点的空间坐标。进行的V形焊缝测量与跟踪试验表明,该方法具有实时性好、测量精度较高、标定简单、可靠性高等特点。     

Remanufacturing Shaping System Based on Pulsed Plasma Arc Welding

Based on the pulsed plasma arc welding(PPAW),a rapid remanufacturing shaping system,including a structured light scanning reverse engineering(RE)system,a robot system and a PPAW source system have been developed.The new rapid remanufacturing shaping system can rapidly and accurately repair the worn parts with different damaged degrees and thus extend their life cycle.In the present paper,the whole process of repairing worn parts is described.Firstly,the scanning model of a worn part is obtained by using RE system based on reconstructing approach.Compared with standard CAD model in the undamaged setting,the surface profile and the extent of damage area are obtained.Secondly,the weld repair path is designed by slicing the point cloud model of damage area.This path consists of multilayer parallel lines that produce parallel overlapped weld beads which cover the damaged area.By off-line programming techniques,the robot executable program as document format is transmitted to the robot controller for repairing worn parts.Finally,the weld repair experiments on worn steel plane plate and damaged column are performed to evaluate the remanufacturing system.     

基于极线约束与激光标识的空间焊缝的立体视觉检测

针对安装在焊接机器人末端的双目立体视觉系统,建立了左右图像坐标的极线约束方程.采用极线约束和激光标识相结合的立体视觉匹配方法,完成了相交圆管马鞍形空间焊缝的立体视觉检测.结果表明,含激光条纹的焊缝图像,经细化、去毛刺处理后,可以得到分段光滑的曲线,通过曲线奇变点检测与曲线—极线相交点检测两种方法的融合,实现了空间焊缝检测点在左右图像中的可靠匹配,从而提高了焊缝及周边结构立体视觉检测的准确性.对检测的马鞍形焊缝及周边圆管的三维数据进行了重建,与实际结构尺寸比较误差小,满足一般机器人自动焊接过程中的焊缝检测要求.     

An approach to measure the pose of RHJD4-1 arc welding robot for calibration

A measurement setup used for robot calibration was designed to meet the requirement of off-line programming technique. The robot end-effector pose (position and orientation) can be calculated indirecdy by using this setup. The setup has been applied to RHJD4-1 arc welding robot. The experimental results show the method of pose measuring using the measurement setup is simple and reliable to finish pose measuring.for robot calibration. In addition, the setup can measure the position repeatability of robot.     

基于环形结构光的三维拼缝法矢测量方法分析

三维拼缝焊接中,仅仅依靠示教再现以及预装夹的方法已很难满足焊接精度和质量要求.为了保证焊接质量,提高激光拼焊装备的适应性,需要在焊接过程中调整焊炬姿态,要求焊炬要垂直于焊缝表面,即与焊接点法矢方向一致.为了精确测量三维拼缝法矢,文中设计了三维拼缝法矢测量装置,提出了基于环形结构光采用曲面拟合计算三维拼缝法矢的方法,进行了仿真试验,并和基于条形结构光采用平面拟合的方法对比.结果表明,文中提出的方法具有较高的测量精度,有助于实现焊接过程中焊炬位姿的准确调节.     

基于空间直线约束的焊接机器人手眼标定

视觉传感器与焊接机器人的标定是焊接智能化应用中的重要问题,针对末端夹持线结构光传感器的焊接机器人,提出了一种基于空间直线约束的手眼标定方法.首先任意变换机器人位姿使线结构光传感器投射出的光平面与标定模板相交,然后通过特征点提取算法提取出线结构光与直线的交点,并基于直线约束建立了非线性优化模型,最后结合罚函数法与改进的Powell算法同时求解传感器位置与方向参数.基于上述方法进行了一系列试验,结果表明,该方法通用性强,适合现场标定,有效的提高了标定精度,标定精度在0.2 mm以内.     

Automatic teaching of stereovision-guided welding robot using ant colony optimization algorithm

A binocular stereovision system with a linear laser emitter is developed to detect seam position and its orientation, employing acquired 3-dimensional seam data, the automatic teaching of welding robot is implemented using a controlling strategy based on ant colony optimization(ACO) algorithm, in which the angle increment of robot joint is discretized as the nodes of ACO graph and a corresponding pheromone updating strategy is presented. The experimental results for curvilinear seams and saddle-shaped seams show that the automatic teaching of welding robot can be successfully completed using the ACO-based controlling strategy under the guidance of stereovision, and the welding trajectory generated by the proposed method has higher accuracy and less setting time compared with conventional proportional-integral-differential (PID) controller and fuzzy controller.