管道插接焊缝位置及焊枪位姿建模

管道插接相贯线焊缝是典型的、复杂的空间焊缝.针对弧焊机器人工作的特殊要求,在不失一般性的基础上,建立了焊缝位置及焊枪位姿的数学模型,以坐标系的形式定量描述了焊缝及焊枪的位置和方向,确定了能够准确描述焊枪姿态的参数:工作角、行走角和自转角,并给出了计算方法.通过对相贯线焊缝特征的分析,发现相贯线上任意点的切线始终与过该点的两个圆柱切平面的交线重合,在此基础上提出了一种简单的建立焊缝特征矩阵的计算方法.该模型对管道插接具有通用性,对焊接工艺的建模与仿真以及机器人焊接的建模与离线编程具有重要意义.     

基于图像空间的焊接机器人起始点自动识别与自动控制

以集装箱薄钢板对接焊为背景,提出了一种焊接机器人起始点自动识别与焊枪精确对位的图像空间控制方法。分别以迭代圆形霍夫变换方法、直线霍夫变换方法确定了包含焊枪特征点的圆形感兴趣区域,实现焊枪特征点、焊缝直线的识别和焊缝特征点提取,设计了基于图像空间的焊缝起始点视觉控制策略,实现了起始点的精确定位控制。实验表明:该方法能够精确地识别焊缝特征和焊枪坐标,快速精确定位焊枪,具有较好的鲁棒性。     

焊接自动线和焊接机器人

20092167管道插接焊缝位置及焊枪位姿建模/任福深…//焊接学报.-2008,29(11):33~36管道插接相贯线焊缝是典型的、复杂的空间焊缝。针对弧焊机器人工作的特殊要求,在不失一般性的基础上,建立了焊缝位置及焊枪位姿的数学模型,以坐标系的形式定量描述了焊缝及焊枪的位置和方向,确定了能够准确描述焊枪姿态的参数:工作角、行走角和自转角,并给出了计算方法。通过对相贯线焊缝特征的分析,发现相贯线上任意点的切线始终与过该点的两个圆柱切平面的交线重合,在此基础上提出了一种简单的建立焊缝特征矩阵的计算方法。该模型对管道插接具有通用性,对焊接工艺的建模与仿真以及机器人焊接的建模与离线编程具有重要意义。图4参520092168激光拼焊生产线的组成及应用/闫志波…//应用激光.-2008,28(5):379~382介绍了激光拼焊典型成套设备———SOUTRAC型全自动激光拼焊线的设备组成及工艺流程,以及焊接部分的工作原理和焊接过程质量监控系统的工作原理。激光拼焊设备能够实现等厚和不等厚钢板的对焊,焊接质量好,节约原材料,容易实现自动化生产,在当今汽车车身制造业得到了越来越广泛的应用。图4参520092169差速驱动式移...     

焊接自动线和焊接机器人

20092167管道插接焊缝位置及焊枪位姿建模/任福深…//焊接学报.-2008,29(11):33~36管道插接相贯线焊缝是典型的、复杂的空间焊缝。针对弧焊机器人工作的特殊要求,在不失一般性的基础上,建立了焊缝位置及焊枪位姿的数学模型,以坐标系的形式定量描述了焊缝及焊枪的位置和方向,确定了能够准确描述焊枪姿态的参数:工作角、行走角和自转角,并给出了计算方法。通过对相贯线焊缝特征的分析,发现相贯线上任意点的切线始终与过该点的两个圆柱切平面的交线重合,在此基础上提出了一种简单的建立焊缝特征矩阵的计算方法。该模型对管道插接具有通用性,对焊接工艺的建模与仿真以及机器人焊接的建模与离线编程具有重要意义。图4参520092168激光拼焊生产线的组成及应用/闫志波…//应用激光.-2008,28(5):379~382介绍了激光拼焊典型成套设备———SOUTRAC型全自动激光拼焊线的设备组成及工艺流程,以及焊接部分的工作原理和焊接过程质量监控系统的工作原理。激光拼焊设备能够实现等厚和不等厚钢板的对焊,焊接质量好,节约原材料,容易实现自动化生产,在当今汽车车身制造业得到了越来越广泛的应用。图4参520092169差速驱动式移...     

基于激光传感器的机器人自适应多层多道焊接

针对机器人自动化焊接过程中工件的定位误差、加工误差和激光传感器的安装误差的问题,提出了一种基于线结构视觉激光传感器获取焊缝形状位置信息,并使机器人能够自动调整焊枪位置和姿态来修正误差,同时自适应不同角度焊缝的多层多道路径规划方法。首先进行手眼标定,采用pyqt5在windows系统环境下部署焊接机器人手眼标定软件,把焊道空间点信息从视觉坐标系转换为机器人基坐标系下。然后对工件进行扫描,通过预设定算法完成对实际坐标点的预处理计算,并自适应调节工具坐标系的位姿弥补偏差;最后根据处理得到的焊缝坡口的特征参数和焊接工艺要求,规划多层多道焊接的路径完成焊接。对中厚板碳钢单边V形坡口进行试验,结果表明,该方法具有良好的实用性。     

激光焊缝跟踪系统在汽车薄板机器人GTAW中的应用

根据不锈钢薄板卷边对接焊缝的特点,设计了一种具有可靠性高、能够在工业现场长期应用的机器人GTAW焊接跟踪系统.系统采用激光传感器进行初始焊位识别及焊缝跟踪,有效地调节焊枪位置的变化,使焊枪始终沿着焊缝中心前进,从而大大提高了焊接质量.试验结果表明,所设计的机器人焊缝跟踪系统能够满足焊缝跟踪的精度要求,具有实际应用价值.     

管道插接相贯线专用焊接机器人

管道插接相贯线焊缝是典型的、复杂的空间焊缝.针对管道插接焊缝的特殊焊接工艺要求,采用串并联混合方式设计了一种新型的5自由度焊接机器人,实现了机器人锚固、运动机构、焊枪姿态调节机构和送丝机构的一体化设计.设计了2自由度的自动定心手腕机构,实现了焊枪位置和焊枪姿态的独立控制,建立了专用焊接机器人的运动学模型.针对通用型的相贯线模型,建立了焊枪位置、焊枪姿态和焊接速度的实时控制数学模型.结果表明,该焊接机器人锚固牢固、定位准确,焊接过程可控性好,控制模型能够满足空间相贯线焊缝的焊接工艺要求.     

全位置相贯线自动焊接新型焊枪设计

在焊接复杂的空间曲线或进行全位置焊接操作时,传统焊接机器人关节耦合、系统干涉现象较为普遍,焊接局限性明显. 为了克服焊枪位姿改变时的干涉现象,基于各位置焊缝角度和深度均动态变化的特征,设计出一款能调节自身工作角的新型焊枪,使焊枪自身能够具有一定的实时调节能力,在自动焊接过程中通过调节焊枪工作角配合机器人完成全位置焊接,增强机器人的实用性和可行性,满足较为复杂相贯曲线的焊接要求,使用OpenGL对焊枪运动学模型和焊接过程进行了仿真,仿真结果证明了所设计的自动焊接焊枪的有效性.     

基于三线激光的除锈爬壁机器人焊缝实时辨识方法

为实现船体焊缝除锈自动化,提出了一种基于三线激光的船体除锈爬壁机器人焊缝中心线提取方法。搭载视觉传感器的爬壁机器人在除锈过程中使用三条平行线激光扫描焊件表面并获取实时图像,通过图像卷积、二值化、细化等算法得到激光条纹骨架。利用中值滤波和链码特征排除法去除骨架中的干扰点,对骨架进行分段拟合,提取焊缝特征点并确定焊缝中心线。实验表明:系统可有效检测出焊缝中心的位置,为除锈爬壁机器人的焊缝跟踪奠定基础。     

机器人焊接几何约束工件焊枪偏角的预规划

由于工件几何结构约束，机器人TIG焊接时焊枪不能处于最佳位姿施焊，因而需要事先分析焊枪偏角和提离距离的关系，进行焊枪姿态预规划。作者以机器人焊接火箭发动机几何约束焊缝为例，详细介绍了这类典型问题的求解，提出了一种区域划分法作为其通用直观的求解思路。实际应用表明，此焊枪姿态预规划方法取得了理想的焊接效果。该方法也能应用到各种几何约束焊缝的机器人焊接离线编程和预规划中。     

中厚板复杂焊缝机器人自动跟踪系统

针对中厚板复杂焊缝轨迹变化的不确定性、焊枪位姿难以实时调整的问题,开发了一套用于中厚板复杂焊缝自动焊接机器人自动跟踪系统。利用激光位移传感器采集复杂曲线焊缝信息,建立工件坐标系,根据采样点对焊缝路径进行函数拟合,使得焊缝路径的曲线轨迹变得圆滑连续。根据曲线轨迹函数采用齐次坐标变换矩阵实时改变焊枪位姿,并结合导轨和机器人的运动,完成复杂焊缝曲线轨迹的插补。根据多层多道焊的焊接工艺要求,确定各焊道的偏移量,实现轨迹再现,完成中厚板复杂焊缝的多层多道自动跟踪。     

管内锚固式相贯线专用焊接机器人

管道插接相贯线焊缝是典型的、复杂的空问焊缝.针对管道插接焊缝的特殊焊接工艺要求,采用串并联混合方式设计了一种新型的5自由度焊接机器人.机器人以管道内壁为锚固对象,实现了机器人锚固、运动机构、焊枪姿态调节机构和送丝机构的一体化设计.机器人利用3个关节对焊枪位置进行控制,利用2自由度的自动定心手腕机构对焊枪进行姿态控制,实现了焊枪位置和焊枪姿态的独立控制.针对该专用焊接机器人,建立了焊接机器人的运动学模型,给出了机器人运动学模型解法.实际焊接试验表明,该焊接机器人锚固牢固、定位准确,焊接过程可控性好,控制模型能够满足空间相贯线焊缝的焊接工艺要求.     

基于船形焊的双机协作路径规划

深入研究工业机器人通过协作与变位机进行船形焊接的路径规划。考虑到船形焊接工艺要求,设计在焊枪姿态约束下的机器人运动平稳性能评估指标,并作为评价焊接目标函数;利用灰狼优化算法对协作焊接路径进行目标寻优,使得焊缝中所有焊接点处于最优的船形焊接位姿且焊枪处于理想焊接姿态。结果表明：整个焊接过程中机器人与变位机的轨迹都十分平滑,可有效保障焊接质量并提高生产效率。     

多关节焊接机器人轨迹误差补偿解耦分析

由于多种误差源的影响,机器人焊枪末端往往不能按照预定轨迹运动,提出输入附加运动法对各运动关节进行补偿,使焊枪末端产生相应的微小摄动,从而抵消位姿误差.因为6R焊接机器人各关节运动副间存在一定的耦合关系,通过分析焊接机器人各坐标系间位姿变换关系,基于小误差运动假设,建立了误差补偿模型,通过该数学模型可解耦出各关节所需要的补偿摄动量.仿真验证了所提解耦方法以及建立模型的正确性.结果表明,该算法能有效降低焊枪末端位姿误差,为焊接机器人位姿精度控制提供了有效的理论依据.     

焊接检验及其设备

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,通过益线奇变点检测与曲线一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。     

焊接检验及其设备

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,通过益线奇变点检测与曲线一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。     

基于激光视觉的角焊缝图像特征点提取

提出一种借助线激光从图像中提取角焊缝特征点的方法,克服了线激光在角焊缝表面的反光对提取光条中心线的影响,有效地识别出了角焊缝特征点. 首先,根据局部对比度区分实际光条与反光条纹,用阈值分割结合图像形态学方法分割出实际光条,并确定ROI区域;其次,根据光条截面的灰度分布提取光条中心点;最后,用迭代最小二乘法拟合分段光条中心线方程并确定角焊缝特征点. 结果表明,该方法能够快速准确地提取表面光亮角焊缝的亚像素图像特征点,在主频3.4 GHz的PC机上共用时0.35 s,能够满足焊接速度为0~25 mm/s的普通焊接设备的实时性要求.     

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.     

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.     

基于线结构光的铝合金对接焊缝特征提取方法研究

在对接焊缝的焊后质量检测中,由于环境干扰、材质反射程度及激光功率等因素的影响,造成焊缝表面信息的提取困难。针对上述问题,提出了一种基于线结构光的铝合金对接焊缝特征提取方法,设计了一种基于线结构光的视觉检测系统,实现焊缝表面激光条纹图像的快速采集。针对复杂环境下激光条纹图像的几何分布以及灰度特征,采用直线重投影、图像滤波、连通域分析等图像预处理操作,实现焊缝图像的ROI提取以及噪声滤波;采用加权灰度重心法提取激光条纹的中心线,并通过插值平滑算法得到连通性、拟合程度高的中心线;最后采用最大距离法得到对接焊缝特征点,并计算所需焊缝成形尺寸参数。试验结果表明,该方法能够有效提高图像检测效率及精度,满足工业检测标准。