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。     

客车底盘骨架对接焊缝的视觉跟踪系统

根据客车底盘骨架对接焊缝的特点,设计了基于激光视觉传感的焊缝跟踪系统。针对图像处理运算量大的特点,为减少图像处理时间,提出了加窗处理算法。视觉传感系统采集并分析焊缝图像得出焊缝偏差,控制系统根据焊缝偏差指导机器人移动焊枪进行实时纠偏控制。实验结果表明,所设计的焊缝跟踪系统满足焊缝跟踪的精度要求,可以用于底盘骨架的焊接。     

三轴多焊缝变电站接地扁钢自动焊接系统

变电站接地扁钢焊接关系到接地电阻的大小,是一项重要的工作。但由于扁钢焊接存在着多条焊接,焊接过程中需要对焊枪进行变位和调姿,长期依赖于人工焊接,存在着效率低、质量不稳定等缺点。为此进行了技术攻关,研制了一套基于三轴运动机构的多焊缝扁钢自动焊接系统。该系统以可编程控制器(PLC)为中心,利用CCD进行图像采集,并将焊缝的图像坐标转换为控制坐标后送给PLC,控制器进行路径规划并驱动高精度的步进电机,实现了焊缝的稳定跟踪。     

焊缝跟踪应用的线激光视觉伺服控制系统

设计了一套由三轴直角坐标机器人、线激光传感器和工业计算机组成的焊缝跟踪系统。研究了该系统所涉及的测量原理、特征点测量方法和基于模糊自适应的控制方法。通过高斯核相关算法(KCF)在焊接过程中实时检测焊缝特征点,并根据测量原理计算获得特征点相对于相机坐标系的三维坐标值。设计了一种自适应模糊控制器,通过自适应模糊控制器计算坐标的偏差值和偏差变化率得到焊枪末端运动轨迹的控制量,同时对模糊控制器的输入输出论域、模糊规则和隶属函数进行实时动态更新。实施了焊缝跟踪实验。结果显示:采用最大焊接电流为350 A的惰性气体保护焊(MIG),在强烈弧光和飞溅的干扰下,该系统能实时跟踪焊接工件,跟踪精度为0.325 3mm,传感器测量频率为20Hz。焊接过程中焊枪末端运行平稳,焊缝轨迹跟踪准确,且抗干扰能力,能满足焊接应用要求。     

基于视觉跟踪的大型容器焊接机器人的研制

研制了一种基于 CCD视觉焊接轨迹跟踪技术的无导轨焊接机器人。该机器人由新颖的 CCD视觉传感器来实时检测机器人行走机构与焊枪的跟踪位置偏差量 ,并据此由微机控制系统实现对机器人行走机构与焊枪的二级自动跟踪。该机器人采用永磁式柔性磁轮机构作为支持行走单元 ,使焊接机器人具有了节省导轨、轨线适应性强的优点。焊接工艺评定试验结果表明 ,此焊接机器人自动跟踪精度高 ,焊缝质量好 ,工作稳定可靠。     

工业机器人在五星脚焊接加工中的轨迹规划

五星脚的焊接加工过程中,对焊枪的运动路径和姿态要求非常严格,使用传统的焊接方法,焊接质量不稳定,焊缝不尽美观,且效率低。基于工业机器人的关节结构和焊接加工过程中的工艺要求,建立相应几何模型,研究了五星脚焊缝相贯的曲线方程,及工业机器人在焊接过程中运动轨迹控制的插补算法,实现了机器人姿态和焊枪位置连续轨迹的规划和运动控制。实验结果表明,工业机器人焊接过程流畅没有停顿,运动轨迹和规划轨迹吻合度很高,可获得良好的焊缝质量。该研究对工业机器人在五星脚的焊接加工及同类零件焊接加工具有很好的应用参考价值。     

工业机器人低合金钢焊缝自适应焊接控制方法

工业机器人在进行焊接时,未对低合金钢焊系统几何参数实行重组,低合金钢焊接效果不佳。为此,提出一种工业机器人低合金钢焊缝自适应焊接控制方法。自适应传感控制分为焊接模块、管控模块、接口模块、接口模块,与WINUSER、ADAP、VISUS等软件共同组成传感控制系统。系统在低合金钢焊缝自适应焊接时,通过摄像机头与摄像机控制单元与机器人连接。依据VISUS识别、提取、过滤摄像机头采集图像,获取清晰轨迹点与坡口几何参数传输至控制器;采用ADAP将轮廓特征与几何参数实行重组,通过焊接程序输出参数控制工业机器人位置,进而实现焊接工艺自适应控制。实验结果表明,在坡口间隙不断增大下,焊接电流和焊接速度以及送丝速度均会做出对应变化,使焊缝正面与背面的焊接工艺效果较好,且裂纹相比方法实施前也得到了明显改善。     

基于旋转电弧的机器人角焊缝跟踪建模及仿真

通过对现有旋转电弧传感器采集的焊缝偏差信息和六自由度焊接机器人运动学模型进行研究,结合曲线角焊缝的特点,推导出纠正焊缝偏差后的焊接机器人工具坐标系相对于原工具坐标系的变换矩阵。在此基础上,结合焊接机器人的运动学反解,建立了曲线角焊缝跟踪及焊枪姿态调整模型。输入给定左右偏差及高低偏差信号,利用MATLAB对模型进行仿真验证,结果证明了该模型的有效性与正确性,从而为旋转电弧传感应用于焊接机器人及设计其焊缝跟踪系统提供了理论参考。     

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。     

四坐标可编程仿形装置微机控制器

四坐标可编程访形装置微机控制器又称四自由度经济型机器人控制系统，它以廉价单片微机为控制核心，可以控制1－4个自由度的步进伺服电机，模拟机器人“示教再现”的方法，实现了焊接过程中焊枪在立体坐标中对焊接工件（外形为平面曲线或空间曲线）焊缝的示教跟踪以及焊枪相对工件姿态的控制（一自由度一坐标），通过“再现”，完成对曲线类工件焊缝的自动化焊接。其特点是：①该系统具有可编程性，使用者根据工件外形通过键盘即可完成对工件焊接轨迹的仿形，该系统既具备机器人的通用性且又廉价经济。②焊接过程具有时间显示功能，显示时间…     

基于焊接温度场的焊缝跟踪自调整模糊控制技术研究

对一种焊接智能控制系统进行了研究。采用ICCD从工件背后获得焊接温度场图像，通过对焊接温度场图像进行分析获得焊缝偏差信号，利用自调整模糊控制的方式调节纠偏，解决了焊接过程难以建模、焊接条件多变、简单模糊控制器控制效果不佳的问题。实际运行结果表明，该系统能够有效识别焊接偏差，并实现快速纠偏。     

基于焊枪姿态与熔池形貌的不同焊工焊接行为的测量与分析

熟练焊工通过观察熔池表面三维形态实时调整焊枪姿态从而保证在复杂工况下良好的焊缝成形。这表明焊工经验和技能的实质是焊枪姿态与熔池的交互行为,但目前尚无有效的方法和手段清晰地描述出焊工的这种经验和技能。为了研究焊枪姿态与熔池形貌的交互行为,采用动态倾角传感器实时传感焊枪姿态的方法,结合激光视觉传感技术,搭建焊枪姿态与熔池形貌实时传感系统平台,实现焊枪姿态与熔池形貌的实时传感。通过德国CLOOS弧焊机器人对倾角传感器进行标定,利用搭建的试验平台传感并分析不同水平焊工焊接过程试验,结果表明:倾角传感器的角β与?和的方均根误差C=0.019 6°,角β与α和的方均根误差C=0.031 7°,角α与γ和的方均根误差C=0.105 8°;焊接过程中,熟练焊工焊枪姿态平稳,波动较小,其对最佳熔池形貌维持能力强,焊缝成形好;新手焊工焊枪姿态波动较大,姿态突变较多,缺乏应对熔池形貌变化所必需的焊接经验和技能,对焊枪姿态角度的调整单一,焊缝成形差,余高不均。     

基于PLC的平面曲线焊接控制系统

在平面曲线焊缝的焊接过程中，利用PLC的多路脉冲输出功能，实现3轴联动控制。该系统将焊接轨迹用线段拟合，其拟合线段分解为3个自由度的运动，其运动速度、距离、角度参数折算成相应伺服电机的驱动脉冲个数和频率，并将此数据存储于PLC的数据区，在进行焊接时对该数据区进行读取，从而驱动焊枪形成焊接轨迹。经实际应用，该方法在拟合精度和运行速度上均可达到焊接要求。     

基于图像处理的焊缝实时跟踪技术研究

为了提高焊接产品质量及生产效率,改善工人恶劣的劳动条件,运用视觉传感器采集焊缝图像,实时传送至计算机中进行图像处理。提出了焊缝实时跟踪系统的原理,设计了合理的焊接机构。选用ABB IRB1410弧焊机器人,用RobotStudio软件建立了机器人焊接工作站。通过灰度线性拉伸法处理图像后,焊缝轮廓清晰,对比度明显提高。利用图像骨架法准确提取到焊缝中心线,设计了焊缝实时处理系统,可以快速地处理图像。在机器人焊接时,控制焊枪始终与焊缝中心对齐,即可以实现焊缝实时跟踪焊接。实验结果表明,得到的图像处理流程可靠,方法准确且适应性强,设计的焊缝实时跟踪系统应用广泛。     

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.     

智能制造与机器人焊接技术的集成与应用

早期的焊接机器人缺乏"柔性",焊接路径和焊接参数须根据实际作业条件预先设置,工作时存在明显的缺点。诸如一般机械示教式的弧焊、点焊等,即通过固定的编制程序,让焊接机器人焊枪中心点的行走位姿、轨迹与焊接电源的参数等保持稳定可控。随着工业控制技术、人工智能技术及网络通信技术的发展,焊接机器人也由单一的单机示教再现型向以智能化为核心的多传感、智能化的柔性加工单元(系统)方向发展。现主要介绍机器人智能焊接工作站的系统关键组成单元和实际应用。通过智能焊接系统的设计,解决焊接机器人的柔性生产、控制系统与机器人的通信、焊缝跟踪、工件的快速装夹等技术难题。     

铜板风口机器人焊接工作站的开发与应用

基于铜板风口行业的特殊焊接工艺及其工装系统的特殊性,通过融合焊接技术、机器人技术和机械工程技术,研发机器人自动焊缝跟踪及人工干预纠偏焊接系统,高精度、强可靠及快速响应定位系统,耐高温摄像监控系统,建立并优化了铜板风口机器人焊接工作站,实现铜板风口的全自动化焊接,改善了操作者的劳动强度及环境,避免焊接过程出现少焊或多焊现象,工件焊缝间隙偏差达到≤0.8 mm的技术要求,提升了铜板风口的焊接质量和效率,延长了铜板风口的使用寿命。     

6R工业机器人在球管相贯焊接中的轨迹规划

球管相贯焊缝是典型的、复杂的空间曲线。建立简便、准确的相贯线数学模型,是满足焊枪头在加工过程中对姿态要求严格的前提。针对6R工业机器人的特殊结构和在加工过程中焊接工艺的要求,提出了一种控制焊枪头位置和姿态的连续轨迹规划方法,并根据球管相贯的模型特点,给出了一种由球面上三点确定相贯线的焊枪位置插补算法。最后对机器人的轨迹规划方法进行实验分析,证明了该轨迹规划方法能够完成焊接头位置和姿态的有效控制。该方法控制简便、计算量小、通用性强,对工业机器人在加工相贯线焊接时的轨迹规划有重要的参考价值。     

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.     

以旋转电弧为传感器的移动机器人角焊缝跟踪

研究以旋转电弧作为传感器,采用轮式移动机器人对具有直角转弯的角焊缝进行跟踪焊接的控制方法。采用分段控制的方法设计控制器对水平滑块进行控制,以实现直线段焊缝的跟踪。该控制器在大偏差时采用比例控制,在小偏差时采用参数自调整模糊控制,并利用免疫反馈规律对比例因子进行修正,实现了直线焊缝、小曲率焊缝和小折角焊缝的跟踪。分析直角转角处焊缝跟踪时机器人的运动学模型,并利用旋转电弧传感器检测到的焊枪倾角信息检测直角拐点,利用超声波传感器检测前方焊缝位置,设计控制器对车轮和水平滑块进行协调控制。最后,通过实际焊接试验证明了该方法的有效性。