无导轨球罐焊接机器人的轨迹预估控制

研究讨论了轮式爬壁焊接机器人轨迹跟踪的控制问题。研制的无导轨球罐焊接机器人采用二级跟踪模式，对车体的变速跟踪采用了积分分离的PID控制，对焊枪的轨迹跟踪采用了基于轨迹预估控制算法的PID控制，成功实现了焊接轨迹的高精度跟踪，满足了球罐焊接工艺的需求。     

基于机器视觉的焊接轨迹跟踪技术

本文针对海上风电装备高焊接质量和可靠性要求,提出了基于机器视觉的焊接轨迹跟踪技术,本方案主要由五部分组成:视觉传感系统、焊接机器人、控制系统、送丝系统、图像处理系统,其中视觉传感器系统是整个焊缝跟踪系统的核心部分,包括工业CCD摄像机、激光发生器和窄带通滤光片三个重要元件,通过对比实验确定了视觉传感器与工件、焊枪之间的位置关系,并设计了视觉传感器夹具,对工业CCD摄像机标定,结果表明:本文所依托项目采集的图像质量较优,满足焊缝跟踪的图像处理需求,图像处理算法能有效地凸显焊缝图像中激光带信息和去除无关信息,实现强干扰复杂环境下焊缝特征点的准确识别。     

球罐焊接机器人行走机构的磁轮研制

介绍了焊接机器人行走机构的磁轮设计方案选择、设计要求、安装工艺和设计原理。该机构克服了导轨式焊接机器人的缺点，可以实现无导轨焊接的全位置行走。通过实践验证了该机构的功能及安全性。     

一种适合焊接专机的激光焊缝跟踪应用

为确保焊接过程中焊枪始终沿焊缝运动,提升焊接质量,采用基于主动视觉传感技术的新一代激光视觉传感器实时采集焊缝轮廓的图像,由传感器控制柜按在PC界面上选定的算法进行图像处理与特征识别,提取焊缝跟踪点的位置坐标,并根据标定的参考位置和预设的比例关系转化为模拟电压量输出,进而驱动十字滑台上的伺服电机带动焊枪做出相应的纠偏动作。可编程逻辑控制器(PLC)被用来实现焊枪初始定位、滑台的手动控制与自动跟踪模式切换、安全互锁等功能。最终建立了一套适用于焊接专机的焊缝自动跟踪应用系统。实验结果表明,该系统安全实用,具备了良好的实时跟踪能力。     

一种用于球罐焊接机器人焊缝实时跟踪的线阵CCD传感器

根据球罐焊接机器人焊缝跟踪的要求和特点,设计了一种基于线阵CCD的视觉传感器。传感器所用线阵CCD的分辨率高,光电处理系统均由硬件实现。传感器与焊接机器人组成的焊缝跟踪系统焊缝偏差检测精度好、实时性好,并且可以避免焊接时弧光的干扰,能够满足球罐制造时多层多道焊接焊缝跟踪的工艺要求。     

基于视觉感知管道环焊机器人

为了保证管线钢全位置焊接过程的稳定及良好的焊接质量,采用IGBT逆变式弧焊机对基于视觉感知管道环焊机器人系统的焊接电源进行了配置,并利用开发的管道环焊机器人对管线钢进行了焊接工艺实验,研制出一套可行的焊接工艺参数及控制参数.实验结果证明,实际焊接时管道环焊机器人的焊接参数稳定,焊枪能够准确地跟踪焊缝,并自动完成全方位焊接.焊缝的质量完全满足管线钢焊接工艺要求.     

全位置智能焊接机器人的研究

研究具有自主知识产权的无导轨磁轮自由行走式全位置焊接机器人和有导轨全位置智能焊接机器人机械机构、自动跟踪及计算机程控等关键技术，开发出系列产品，并在国家重大工程项目中得到应用。     

基于DSP的焊缝自动跟踪控制系统设计

设计了一种基于DSP的用于球罐全位置多层焊自动跟踪的控制系统，对其工作原理、控制系统的硬件设计和软件程序设计等要点进行了阐述。该系统应用于球罐全位置多层自动焊接机器人中，实现了无导轨自动焊接全位置焊缝与多层多道焊接的自动跟踪。焊接工艺试验结果表明，焊接机器人自动跟踪精度高、焊缝质量好、工作稳定可靠。     

大型钢制球罐的高效自动焊关键技术研究

就大型钢制球罐自动焊的关键技术进行了深入研究,采用CCD光电测控技术解决了球罐多层多道焊的实时跟踪难题,采用柔性磁轮式机构解决了焊车在球罐上无导轨全位置自由行走的难题,并试验研究了用CO2气体保护药芯焊丝焊(FCAW)进行球罐全位置多层多道焊的工艺技术。在此基础上,研制成了一种5自由度的全位置焊接机器人,能对球罐内外纵缝、横缝及仰缝进行无导轨全自动焊接,达到了高效率、高质量、无人实时操作和低劳动强度。     

轻量化汽车焊接机器人视觉测量及焊接轨迹跟踪

分析了轻量化汽车中铝厢车箱体的组成及基本制作工艺,针对其工艺对其焊接机器人系统中的机器人本体、机器视觉定位与检测系统及控制系统进行了研究。根据双目立体视觉理论建立机器人视觉测量模型,运用计算机对视觉测量模型进行仿真求解计算,再用试验的方法进行验证。研究结果表明,焊接机器人在每米长度方向上焊接轨迹跟踪仿真误差在0.18 mm,仿真误差较小,说明运用双目测量理论的视觉测量模型跟踪精度较高,焊接机器人在每米长度方向上焊接轨迹跟踪试验误差0.2 mm基本一致,验证视觉测量模型的正确性,仿真及试验焊接轨迹跟踪误差完全满足实际生产需求。该研究为焊接机器人的工程应用及视觉测量技术在机器人轨迹跟踪方面的应用提供了有益的参考和借鉴。     

FLEXIBLE MAGNETIC WHEEL TYPE INTELLIGENT WELDING ROBOT FOR SPHERICAL TANK

An intelligent welding robot for spherical tank's all-position multi-layer welds is developed. Based on the dynamics analyzing and simulation testing, a flexible magnetic wheel mechanism is created as the robot's walking carriage. It makes the robot directly attracted to the surface of the spherical tank so as to realize the all-position walking and welding without rail. At the same time, a CCD real-time tracing system is developed for the robot to repeatedly trace the all-position and multi-layer seams. The welding tests show that the welding robot can make the all-position and multi-layer welds with high tracing accuracy, excellent quality and reliable behavior, and it can be applied for practical production.     

基于图像处理的爬壁机器人焊缝识别与跟踪

基于爬壁机器人移动平台和单目相机的图像采集系统,设计了一种焊后焊缝图像处理方法,将改进的自适应中值滤波算法与灰度形态学方法结合,实现从信噪比较高的图像中提取特征。采用基于边缘检测和Hough变换的焊缝位置提取算法,经测试识别准确率达70%,且单幅图像平均处理时间为200ms,能满足管道爬壁机器人行进过程中的实时焊缝跟踪,并提供了一种引导机器人沿焊缝前进的自主定向方案。     

焊接机器人视觉焊缝跟踪系统分析

分析了一套焊接机器人视觉焊缝跟踪系统的总体构成.首先简述了焊接机器人及跟踪系统的总体构成,分析了机器人视觉系统寻找焊缝位置的视觉处理的动作流程,并对其中重要的步骤进行了详细的描述,重点介绍了机器人依照输入偏差与示教轨迹叠加跟踪真实焊缝的控制过程.最后使用Matlab软件仿真3关节平面机器人的跟踪焊缝的运动.     

基于旋转电弧传感的弧焊机器人焊缝跟踪系统

研制了一套基于旋转电弧传感的弧焊机器人空间曲线焊缝智能跟踪控制系统。介绍了系统的硬件构成、软件设计及模糊控制方法。研究了不同焊接位置时，焊接熔池金属对坡口的影响作用，提出采用补偿因子加权处理方法，可有效提高平焊、横焊位置焊缝偏差的识别能力。针对立焊位置的脉冲焊接方法，采用形态滤波技术，通过提取脉冲焊接电流的上包络线，利用一次谐波法准确地对立焊焊缝进行了识别。试验结果表明，该焊缝跟踪控制系统对平焊、横焊及立焊位置的曲线焊缝跟踪效果良好，达到焊接工艺要求。     

Translohr有轨电车导向轨轮接触模型研究*

基于调研上海张江Translohr有轨电车线路导向轨磨耗的基础上,推断出导向轮与导向轨的两种稳定的接触状态：两导向轮的踏面与倒V形导向轨的两个顶面接触,以及一侧导向轮轮缘与导向轨一侧轨腰接触状态。在忽略接触点位置变化的前提下,提出导向轮与导向轨之间的接触关系可简化为四点单边弹簧的等效力学模型。在Matlab/Simulink环境中建立Translohr有轨电车的动力学模型,其中动力走行部模型中引入Dummy体以简化空间四连杆的导向机构。仿真计算Translohr有轨电车在不同半径曲线上的轮轨接触状态,并实际测量了Translohr有轨电车在上海张江线路的轮轨导向力。仿真结果说明在40 m半径曲线上处于导向轮踏面与导向轨顶面接触接触状态,在25 m半径的曲线上出现一侧导向轮踏面和轮缘接触状态。仿真得到的轮轨导向力数值与实际测量结果具有较好的一致性。建立的导向轮轨模型可用来研究Translohr有轨电车导向轨侧磨产生的条件和影响因素。     

轻型卡车底板纵梁生产线的机器人焊接仿真

用ROBCAD对机器人焊接纵梁总成系统建模和仿真。对人工焊接生产线重新进行工艺规划和生产线布局,为机器人、焊枪、夹具、输送装置、纵梁等关键装备、部件及生产线布局建立仿真模型,在模型中进行焊点可达性测试和机器人干涉分析。通过观察仿真过程可判断机器人焊接纵梁总成系统运行正常,仿真可提高改造项目的设计效率和设计质量,降低改造项目的实施难度和实施周期。仿真结果表明,机器人焊接的生产节拍比人工焊接降低23.03%,从产品质量、车间物流、生产管理方面论证了机器人焊接相对于人工焊接的优越性。     

Autonomous seam acquisition and tracking system for multi-pass welding based on vision sensor

Automatic welding technology is a solution to increase welding productivity and improve welding quality, especially in thick plate welding. In order to obtain high-quality multi-pass welds, it is necessary to maintain a stable welding bead in each pass. In the multi-pass welding, it is difficult to obtain a stable weld bead by using a traditional teaching and playback arc welding robot. To overcome these traditional limitations, an automatic welding tracking system of arc welding robot is proposed for multi-pass welding. The developed system includes an image acquisition module, an image processing module, a tracking control unit, and their software interfaces. The vision sensor, which includes a CCD camera, is mounted on the welding torch. In order to minimize the inevitable misalignment between the center line of welding seam and the welding torch for each welding pass, a robust algorithm of welding image processing is proposed, which was proved to be suitable for the root pass, filling passes, and the cap passes. In order to accurately track the welding seam, a Fuzzy-P controller is designed to control the arc welding robot to adjust the torch. The Microsoft Visual C++6.0 software is used to develop the application programs and user interface. The welding experiments are carried out to verify the validity of the multi-pass welding tracking system.