移动式焊接机器人焊缝跟踪控制研究

针对在工业中有广泛应用前景的移动式焊接机器人,建立了机器人数学模型,并根据工作情况,对其进行了简化处理,在此基础上设计了控制器,并用李雅普诺夫直接法证明了该控制器的全局一致收敛性.对于弯曲焊缝跟踪问题,提出采用双线激光视觉传感器检测机器人位置偏差和姿态角偏差的方法,基于姿态角偏差的变化率,在线估计参考角速度的值.仿真和机器人运动试验验证了该控制方法的有效性.     

机器人焊缝跟踪水下双目视觉图像采集系统

分析了水下焊接的影响因素,采用大红和紫红复合滤光片进行滤光.根据机器人的结构,采用可调焦微型摄像机,满足跟踪精度的要求.设计了内外压环和密封圈的防水结构,使摄像机及光源的防水性能达到70～80 m.采用相交光轴双目摄像头的布局形式,设计了一块带弧形槽的装配板来装配摄像头与灯源,使其既适应于水下焊接,又易于匹配.对直线对接焊缝和坡口焊缝进行采集试验,所采集焊缝清晰可见、干扰较少,完全可以用于水下焊缝跟踪.     

机器人水下焊缝跟踪中双目立体视觉系统

根据机器人水下焊缝跟踪的要求,设计了一套双目立体视觉传感器.采用卤钨灯辅助光源加复合滤光系统,较好地去除了噪声,拍摄到较为清晰的焊缝图像.针对水下焊缝图像模糊、对比度低的特点,采用模糊增强图像处理技术,对Pal处理算法进行了改进,改进算法中采用OTSU法选择最佳阚值,提出了新的隶属度函数.试验表明,该算法提高了图像处理的效率,提取的边缘比较精细,为空间焊缝跟踪中焊缝识别及立体匹配奠定了基础.     

基于计算机视觉系统的机器人焊接路径修正研究

对于机器人焊接视觉系统,由于零件的公差配合和焊接热作用,会导致焊接过程中焊头发生微小变化,所以要进行轨迹修正。系统将摄像头安装在机器人焊接臂上,工作前将系统进行校准,然后根据采集到的焊缝形状和位置图像,建立焊缝的3D模型。根据立体视觉算法对焊接轨迹进行编程,然后焊接。系统用标准的工业焊接机器人和CMOS相机进行了试验,焊缝最大偏差轨迹为0.7 mm,平均偏差为0.23 mm。     

移动式焊接机器人DSP焊缝跟踪控制系统研究

设计了一种用于大型焊件自动化焊接的移动式机器人,对其结构组成、工作原理进行了简要阐述,着重研究了基于DSP的焊缝跟踪控制系统组成和算法.试验结果表明,该移动式焊接机器人焊缝跟踪系统功能完善、工作稳定可靠、跟踪精度高,可用于实际焊接生产.     

水下机器人激光视觉传感焊缝跟踪

为实现水下焊接的智能化,在设计好的水下机器人平台上,开发了一套焊缝自动跟踪算法。采用2自由度PID控制算法控制横向滑块实时精确跟踪焊缝,爬行小车依据滑块的位置与速度信号粗略跟踪焊缝轨迹的模糊控制方法实现大范围的焊缝自动跟踪。焊接试验表明,该算法具有较好的稳定性、可靠性,跟踪精度高,可达到±0.3 mm,在水下环境中移动机器人自动焊接具有良好的应用前景。     

焊缝磨抛机器人视觉算法开发及视觉系统测试实验

将视觉系统搭载于磨抛机器人,实现磨抛机器人在复杂的工业环境下对大型结构件实施焊缝自动磨抛和提高磨抛效率及精度的有效方法。通过结构光光心提取、ROT定位、列高斯差分及焊缝边缘位置提取等算法,成功实现对结构光光心及特征线的提取和对焊缝边缘点的检测,并开展了磨抛机器人视觉系统测试实验研究。实验结果表明:所搭建的视觉系统能够满足焊缝磨抛过程中对焊缝跟踪和测量的要求,且算法快速精确,系统稳定可靠。     

移动焊接机器人焊缝跟踪控制系统设计

为提高移动焊接机器人的焊缝跟踪精度,结合RBF神经网络和PID控制设计了一种焊缝跟踪控制系统。介绍了焊接机器人系统组成并建立了相应的运动学模型,重点论述了RBF神经网络结构以及控制器的设计方法。通过神经网络在线辨识梯度信息,根据梯度信息在线调整比例、积分、微分系数,以提高系统控制性能。仿真结果表明:采用所述控制方法,能较好地实现复杂轨迹跟踪。在焊缝跟踪过程中,移动焊接机器人运行平稳,具有较高跟踪精度。     

药芯焊丝水下焊接视觉传感焊缝自动跟踪系统

根据水下焊接的特殊情况,研究设计了一套药芯焊丝水下焊接视觉传感焊缝自动跟踪系统。该系统硬件结构简单,成本低廉,软件功能丰富,人机界面友好,操作简单易学,为进一步进行水下药芯焊丝焊接焊缝自动跟踪的研究打下了基础。     

焊接机器人视觉系统

通过对电弧和熔池表面的谱线分析和对比,提出可能的近弧区图像观察窗口。确定了Ar弧焊及CO_2气体保护焊在低碳钢母材上的相应观察窗口,由此开发出焊接机器人视觉系统,并在汽车后桥上得到应用。     

机器人焊接轨迹自动跟踪视觉技术研究

针对目前机器人焊接常用的自动跟踪视觉技术方法之不足,即传统的主动视觉方法难于识别空间几何特征不明显的结构,而被动视觉方法又过于依赖灰度梯度特征,在阐述分析焊缝跟踪视觉技术实际应用情况的基础上,提出了利用焊缝纹理特征的视觉检测新思路,给出了基于纹理特征匹配和纹理分割的二种实现方法,并就具体的焊缝图像分析算法的可行性和适用性进行了研究和验证.所提出的在线视觉技术方法为更好地实现机器人多层多道电弧焊接轨迹自动跟踪提供了新的途径.     

焊接机器人自动跟踪系统研究

研究开发了一种光纤式激光焊缝跟踪系统,介绍了该系统的结构组成及工作原理,对焊缝自动跟踪的系统定位、实时跟踪算法、抗弧光干扰等关键技术问题进行了深入探讨.该系统在管道预制焊接机器人的工艺试验表明,系统自动跟踪焊缝稳定性好、精度高,可满足焊接机器人全自动焊作业需求.     

弧焊机器人结构光视觉传感焊缝跟踪

建立了弧焊机器人视觉传感焊缝跟踪系统,重点研究了跟踪路径提取算法和焊缝跟踪的实现策略。采用传感器引导机器人运动的控制方式,为克服前视距离的影响,提取的焊缝跟踪点信息在跟踪过程中不是立刻被使用的,而是存储在循环队列结构中,要等到焊枪到达该点附近时才能用到。计算出的机器人驱动向量使焊枪向焊缝的中心点方向调整,并按照给定的步长运动,使其始终沿焊缝方向向前运动,实现沿焊缝的自主跟踪。结果表明,通过对焊枪位置及绕焊枪旋转角度的调节,实现了S形曲线焊缝的实际跟踪,跟踪过程平稳、精确。     

基于视觉传感的机器人水下焊缝跟踪

根据视觉条件下水下自动化焊接的特殊要求,设计了一套机器人水下视觉焊缝跟踪系统.针对水下焊缝图像干扰严重、模糊等特点,采用小波变换技术去除了弧光、飞溅等干扰噪声,采用改进的模糊增强图像处理方法,提高了图像处理的效率,获取了清晰的边缘图像.边缘检测后,对焊缝左右特征点进行扫描,准确地提取了焊缝中心.为了减小跟踪误差,将焊缝轨迹中的每个小线段的坐标偏移量分成50等份,同时设计了有效地机器人轨迹跟踪控制程序.水下斜线和曲线焊缝的跟踪试验表明,在正常的条件下,可以满足跟踪要求.     

激光视觉传感焊缝跟踪系统

为了在自动化焊接过程中实现焊缝跟踪,提高焊接质量,研制了激光视觉传感焊缝跟踪系统.介绍了跟踪系统的硬件组成及工作原理;阐述焊缝图像处理方法,针对V形、搭接和直接对接三种典型焊缝采取了不同的特征提取方法;采用一种基于焊缝斜率的跟踪算法,并运用模糊控制方法调整焊枪.经现场试用表明,该系统运行稳定,能够满足焊接精度要求,具有较高的应用价值.     

激光视觉焊缝跟踪系统图像处理

对视觉焊缝跟踪实时图像处理的方法进行了研究,首先采用图像增强来增加图像对比度,采用中值滤波去除图像噪声,并用二值化法将目标图像从背景图像中提取出来.在后处理的研究中激光视觉焊缝跟踪系统图像处理的关键技术--激光带中心线的抽取和特征点的检测提出了切实可行的方法.采用中轴变换法提取的中心线单一、连续;用斜率分析法来检测特征点方便可靠.该处理方法能准确检测焊缝特征点,处理速度快,能够满足跟踪系统的实时性要求.     

药芯焊丝水下焊接焊缝跟踪视觉传感系统的设计

为满足药芯焊丝水下焊接自动化的需要,研究了用于水下焊缝自动跟踪的视觉传感系统。该系统较好地解决了药芯焊丝水下焊接弧光对焊缝图像传感的干扰问题,能获取较清晰的焊缝图像。采用基于图像分割的边缘检测技术成功地提取了焊接电弧和待焊焊缝的边缘,使用该系统可获得电弧和待焊焊缝的偏差信息,为进上步实现药芯焊丝水下焊接焊缝的自动跟踪控制打下了基础。     

弧焊机器人焊缝跟踪系统研究现状及发展趋势

简要回顾了弧焊机器人焊缝跟踪技术的发展历程,并对跟踪系统结构中的每个模块进行了概述,介绍了基于PC机的新应用。分析了该技术的发展趋势,旨在推动弧焊机器人的进一步研究应用和产业化进程。     

基于CCD传感器的球罐焊接机器人焊缝跟踪

主要研究以轮式移动机器人为本体的球罐焊接机器人的焊缝跟踪问题。轮式移动机器人本体难以实现实时、准确的运动轨迹控制 ,而球罐焊接工艺要求焊炬必须精确地沿焊缝以恒定的焊接速度焊接。为解决这一矛盾 ,本文首先设计了在一定运动约束条件下的轮式机器人本体与焊炬运动机构 ,建立了基于双CCD传感器的焊缝路径检测系统。在对轮式移动机器人在球罐表面移动时的运动学分析基础上 ,建立了机器人本体在一定误差范围内跟踪焊缝的控制模型 ,并设计了相应的控制策略。根据机器人与焊炬之间的运动约束关系 ,提出了焊炬位置实时精确的跟踪控制策略。现场工艺试验表明 ,所研制的球罐焊接机器人焊炬跟踪精度可达± 0 .5mm ,能够满足实际工程应用