基于双目视觉的机器人快速示教系统

针对工业机器人传统示教方式存在示教难、示教慢的问题,基于双目视觉提出构建机器人快速示教系统。该系统将双目视觉模块固接在机器人末端工具上,减小示教范围限制;设计出一种带有特征板和位姿测量杆件的手持示教装置,用于对设定点进行快速位姿示教;采用最小二乘法实现特征板到位姿测量杆件末端的平移参数标定。该系统通过双目视觉模块采集手持示教装置特征板图像,并进行图像处理获得末端点的位姿信息;将该位姿信息转换到机器人基坐标系下,实现机器人示教再现。搭建川崎RS010NA六自由度工业机器人的双目视觉快速示教系统,进行空间25点的示教复现测试,机器人示教复现位置平均误差为2.427 mm;采用移动示教后,平均位置误差下降25.3%;测试结果表明该系统具备可行性,且移动示教可以提高示教复现精度。     

圆钢端面中心主辅眼视觉定位方法研究

针对机器人贴标系统对圆钢端面中心X、Y坐标与Z坐标测量精度要求的不同,提出了主辅眼视觉定位方法。设置主相机与辅相机,采用最小二乘法识别圆钢端面并拟合圆,主相机运用三角形内插值法标定求出较为精确的X、Y坐标,主、辅相机组成双目视觉系统运用张正友标定法进行二次标定获得主辅相机的内外参,通过形心匹配求视差值,再利用三角测距原理求出Z坐标。实验结果表明,主辅眼视觉定位方法求取的圆钢端面中心的X、Y坐标精度可达到±1mm以内,Z坐标精度可达到±5mm以内,能够满足圆钢端面机器人自动贴标的位置精度要求。     

椭圆形光斑黏连图像过分割消除方法

为了实现成捆圆钢中各圆钢端面图像边界的自动识别,提出了椭圆形光斑黏连图像过分割消除方法,并对该方法的原理、步骤和验证实验进行了研究。通过对圆钢端面椭圆形光斑黏连图像过分割产生原因的分析,给出了过分割图像的两种类型,即严重过分割图像和少量过分割图像。提出了等角六叉旋转算子,在图像分割前识别出圆钢端面椭圆形光斑黑白图像上的黑疤,并对这些黑疤区域进行填充,避免严重过分割图像的产生;通过对椭圆形光斑图像过分割区域边界进行"缝合",实现了少量过分割图像的还原;实现了各圆钢端面黏连图像边界的分离。应用以上方法进行了成捆圆钢端面图像中心坐标的提取实验,实验结果表明:成捆圆钢端面图像中心水平和竖直坐标的提取误差范围分别为-0.322 2～0.444 5 mm和-0.294 0～0.399 0 mm,完全满足企业在成捆圆钢自动贴标时对圆钢端面中心坐标定位误差允许值1 mm的要求。     

天车机器人设计

为实现天车调运的自动化、机器人化,设计了实验室环境中的天车机器人。天车机器人的大车通过齿轮机构驱动,小车通过丝杠机构驱动,实现大车、小车及吊钩的3个坐标方向的运动;下位机采用单片机控制系统,通过电机驱动器实现对不同电机的控制,并通过蓝牙与上位机进行控制指令的通信;天车机器人视觉系统采用平行双目立体视觉结构,经标定后实现对目标物的视觉定位、测量等功能。实验结果表明:标定后的天车视觉系统校正精度高、目标定位准确,为进一步研究立体视觉匹配及深度信息测量打下了基础。     

管桩端板智能高效机器人焊接系统设计

基于当前管桩端板焊接中存在的问题,设计了一套智能高效的机器人焊接系统。介绍机器人焊接系统的总体构成、上料和焊接系统、控制系统硬件构成和焊缝视觉检测系统。该系统能够实现不同型号工件焊接的自动切换,从上料到焊接完成全过程的高度自动化以及准确检测焊缝位置和宽度的智能化。     

六轴焊接机器人末端测量系统

研发了一种用来测量六轴焊接机器人末端位置和方向的新型测量系统,该测量系统通过5个数字探头来获取焊接机器人末端的位置和方向等运动学参数。在六轴焊接机器人工作前,进行了末端位置测量系统的标定,标定后系统的定位精度为0.025 mm,定向精度为0.075°。实验中,通过末端测量系统得到了焊接机器人控制器增益调节过程中的位姿,并结合田口法找到了最佳控制器增益。实验结果表明,采用最佳控制器增益的焊接机器人末端的振动得到了有效抑制,在高频段的末端振动幅度降为原来的54%。对于多轴焊接机器人的控制具有重要价值。     

基于双目视觉的机器人虚拟拖动示教技术的研究

针对工业机器人拖动示教技术可拓展性差及市场应用推广难等问题，基于双目视觉研究机器人虚拟拖动示教技术，降低机器人拖动示教成本。根据机器人末端姿态获取要求，设计基于双目视觉的末端姿态获取实验平台，并研究末端姿态获取方法。通过坐标变换技术研究机器人虚拟样机和末端执行器虚拟样机融合方法，实现ADAMS环境中机器人虚拟拖动示教模型的构建。以末端姿态数据设计虚拟模型驱动函数，研究机器人关节角度序列获取方法，实现机器人虚拟拖动示教轨迹再现。以毛笔为机器人末端执行器的实例验证了基于双目视觉的机器人虚拟拖动示教技术的可行性。虚拟拖动示教技术避免了复杂的机器人逆运动学求解问题，为机器人轨迹规划提供了便捷的方法。     

基于机器人的曲线焊接系统

针对曲线结构工件的人工焊接效率低、焊接质量不稳定、人工劳动强度大等问题,基于机器人设计出一种高效率和高精度的焊接系统。本系统采用机器人与PLC联合控制变位机的翻转和回转,使待焊工件的焊缝始终处于平焊或船形焊位置,利用触摸屏设置翻转速度和显示整个控制系统的工作状态,通过机器人与焊机的通讯及机器人在线示教编程,实现曲线结构工件的自动化焊接。为了保证焊接质量,采用接触传感和电弧传感功能精确寻位和实时修正示教轨迹。经实际应用表明,系统运行良好,达到了预期设计目标。     

面向盾构机制造的移动式焊接机器人的研制

针对盾构机盾体焊接特点研制了适用于盾构机焊接的移动式焊接机器人系统。根据机器人焊接作业需求,设计成分体式结构,焊接机头小巧,方便搬运及安装。该焊接机器人适用于横焊、平焊、立焊3种位置焊接模式,并可以对不同的焊接过程参数进行分类管理;具有多层多道焊的"坡口规划"及焊缝示教等功能,可满足盾构机厚板多层多道自动化焊接。利用研制的移动式焊接机器人在盾构机制造现场进行工艺焊接试验,试验结果证明,该移动式机器人能够满足盾构机盾体厚板焊缝自动焊接要求。     

焊缝三维信息计算精度分析及试验方法

双目视觉技术模拟人双眼观察世界的功能,在焊接领域可用来模拟焊工对焊件的观察,计算焊缝的三维信息.将两台工业摄像机安装在弧焊机器人末端形成手眼系统是双目视觉在该领域的典型应用.文中建立了视觉误差分析模型,分析了视觉系统配置对视觉计算的影响,被检测焊缝在有效视场内的摆放姿态及其与传感器相互位置对精度的影响,在理论分析的基础上设计试验验证了理论分析的结果.分析并试验验证了机器人精度包括其本身的重复精度和工具中心点标定精度对计算结果的影响.结果表明,机器人重复定位精度对视觉计算的影响标准误差不大于0.3 mm;而当工具中心点标定误差大于1 mm时,需要对机器人进行重新标定.     

基于双目视觉的钻杆接头定位系统设计

文章针对某地质钻杆摩擦焊接工作站钻杆接头自动上下料需求,在不改变原有工件存料方式的基础上,设计基于双目视觉的钻杆接头定位系统。利用大恒MER-500系列摄像机采集图像信息,并将其上传到工控机进行图像预处理及边缘检测;然后采用最小二乘法拟合椭圆,确定工件圆心坐标位置,并对圆心点进行排序;最终将工件坐标信息传给ABB机器人,实现工件的视觉定位及抓取。结果表明,利用最小二乘法拟合椭圆能够满足工件定位精度的要求。该定位系统可为类似工件的机器视觉定位提供借鉴。     

球罐全位置焊接机器人智能控制系统

研制了一种用于球罐全位置焊接机器人的智能控制系统。采用两点视觉伺服反馈系统,以预先画出的坡口平行线为机器人的目标运动轨迹,实现机器人在多层多道焊接时在重复自动跟踪。系统选用工业控制级可编程控制器作为核心控制器件,外加自制的电机驱动等辅助电路,实现了对五自由度球罐焊接机器人的柔性磁轮的控制、跟踪机构的控制和摆动机构的控制,并使之协调联动,满足焊接过程的要求。此系统控制下的球罐焊接机器人的主要创新点是,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,已实现小批量试生产,产品也已用于实际焊接生产。     

双面双弧焊机器人主从协调运动控制

为了实现低合金高强钢厚板机器人焊接,研究了一种不清根的双面双弧焊机器人柔性加工系统,系统采用集散控制,双面双机器人采用主从协调控制策略,Motoman机器人为主手(正面),KUKA机器人为从手(背而),建立该系统协调运动的算法模型,根据主手焊枪末端位置和姿态,以工件基准路径平面为对称面,经过运动学坐标变换,推导出背面从...     

基于安川机器人的工件位姿模拟系统设计

为便于在实验室中进行工件位姿检测模拟,设计基于安川机器人的工件位姿模拟系统,包含模拟执行、测量标定、自动运行。基于安川工业机器人的六轴机体与平行移动功能,实现末端搭载被测工件的姿态模拟。采用API激光跟踪仪设计标定流程,获得准确的工具参数,保障模拟精度。利用PLC与触摸屏设计系统控制部分与人机交互部分,实现系统根据设置参数进行自动模拟。结果表明：该系统能在实验室条件下实现工件位姿模拟的自动化作业。     

融合视觉和以太网技术的工业机器人分拣装配控制系统设计

针对制造业中多类型、多工位、无规则、有残次工件人工分拣出错率高与装配效率低下的问题,设计一个融合视觉和以太网技术的工业机器人分拣装配控制系统.应用工业以太网构建一个包含视觉、PLC、HMI和工业机器人的硬件系统;提出结合图像匹配、圆孔识别算法的工件检测与识别方法;基于坐标偏移的方法设计了一个PLC控制工业机器人的优化算法;并对工业机器人进行示教与编程,实现工件正确分拣与高效装配.测试证明:该系统工件识别正确率达100％,工业机器人的示教位置大大减少,工业机器人的控制程序明显简化,工件分拣正确率与装配效率显著提高.     

基于手眼关系的机器人TCP自标定方法

双目视觉系统和机器人在焊接中的结合使用,可以对焊缝进行实时追踪,以提高焊接质量。而机器人末端工具(焊枪)的中心点(TCP)作为机器人的实际运动轨迹,其标定精度直接影响机器人作业质量。针对该问题,以双目测量为基础,结合手眼关系和成像对称性的特点,提出了一种基于手眼关系的机器人TCP参数快速标定的方法。通过在机器人实验平台上与四点法进行对比实验,验证该标定方法的正确性和有效性。在不增加成本的同时,完成了TCP的快速、正确标定,满足了实际工业生产中机器人末端工具参数的标定需求。     

基于NX MCD的工业机器人视觉分拣数字孪生系统设计

针对制造业中多类型、多颜色工件人工重复分拣出错率高的问题，设计一个基于工业视觉的工业机器人自动分拣物理控制系统和数字孪生系统。提出融合工业视觉、工业机器人、PLC等设备的以太网通信控制方案；基于视觉检测原理，应用视觉检测工具，结合PLC程序能够正确识别工件信息；基于NX MCD软件构建了工业机器人、输送带、工件等数字孪生系统；最后，对工业机器人和PLC进行联合编程，实现视觉分拣虚实系统同步作业。实验结果证明：该系统工件识别正确率高，工件分拣效率高，数字孪生系统能够实现虚实同步，为系统的动态监控、维护管理与虚拟调试提供了便利。     

一种基于视觉的平面焊缝初始焊位定位的简易方法

焊缝起始位置的自动定位是实现智能化焊接的关键步骤之一.介绍了一种实用的视觉引导焊接机器人到初始焊位的导引系统和方法.在系统中,机器人可以在视觉系统的引导下自动定位到任意平面焊缝的起始位置.以铝这种强反射平面曲线对接焊缝工件为例,实现了初始焊位的自主定位功能.系统具有算法简单,实用性和稳定性以及抗干扰性强等特点,其定位准确率和精度都在试验中取得了满意的结果.     

基于KUKA机器人的电热水器倒机系统的设计

根据电热水器的生产流程及工厂提出自动化生产的要求,提出了基于KUKA工业机器人的电热水器倒机系统的自动化设计方案。设计了机器人的末端执行器、输送线,搭建了以PLC为主控系统的电热水器倒机自动化控制系统。采用TCP/IP协议实现了PLC与KUKA工业机器人之间的通信,通过I/O接口实现了PLC与输送线的通信。利用KRL-KUKA Robot Language编写了机器人的程序,利用TIA PROTAL V11软件完成PLC与触摸屏连网的组态和系统监控界面的设计。该系统已在某电热水器生产车间得到应用,促进了该工厂的自动化建设,提高产品质量和生产效率,减轻员工繁重的体力劳动。在类似工艺和热水器制造行业中具有一定的参考价值。     

基于单目视觉的工业机器人拆垛系统设计与实验

基于单目视觉提出了工业机器人拆垛系统构想。为实现工业机器人视觉拆垛系统中机器人精确运动控制与工件位姿识别,运用D-H位移矩阵法建立了机器人运动学模型,得到机器人末端相对机器人坐标系的位姿信息。基于形状模板匹配法提出目标图像识别算法,得到各个目标图像在相机坐标系下的位姿信息;将三维视觉模型与机器人运动学模型进行信息融合,建立机器人视觉拆垛控制系统数学模型。基于CCD工业相机、4-DOF工业机器人搭建视觉定位抓取实验系统。通过对空间目标进行抓取的实验,验证基于单目视觉的工业机器人拆垛系统的正确性、精确性、鲁棒性。