船舱流水孔焊缝图像处理与识别方法

焊接机器人对船舱流水孔焊缝自动跟踪焊接过程中,焊缝图像处理和特征识别方法是自动跟踪焊接成败的关键所在。在多次试验改进的基础上,得出一套适用于流水孔焊缝图像处理和识别方法。利用改进的梯度算法对焊缝图像进行激光条纹的提取,用连通域方法去除小面积的区域。根据船舱流水孔类型的不同,提出相对应的特征识别方法。通过大量试验验证,该方法能够实时检测流水孔的特征点,结合控制算法完成焊缝自动跟踪,效果良好。     

船舱流水孔焊接机器人系统设计

在船舶制造过程中,船舱底部存在不连续的流水孔焊缝,现有焊接机器人无法完成流水扎焊缝的白动识别和跟踪焊接。设计开发了一款结构紧凑、质量轻、便于提携的自主移动机器人。介绍了机器人的硬件结构,着重介绍了流水孔焊接机器人激光视觉传感器的设计,验证了该激光视觉传感器的效果。对设计出的焊接机器人进行了试验验证,该机器人能够完成流水孔焊缝的自动识别和跟踪焊接,效果良好。     

狭小空间直角角焊缝识别跟踪焊接系统

船舶制造中,为加强船体强度,船舱底部设置许多空间狭小的格子间,该类构件无法利用单一的传感方式进行自动跟踪焊接.介绍了直角角焊缝焊接机器人的硬件结构和工作原理,利用旋转电弧和激光视觉传感器相结合对焊缝信息进行采集.对直角转弯过程进行了运动学分析,对十字滑块和机器人本体的运动进行了规划,通过规划和实时控制相结合的方式进行焊缝跟踪.利用开发的移动机器人硬件系统,通过自主开发的VC++图像处理和控制软件进行焊缝跟踪试验.结果表明,该系统便携灵活适用于狭小空间直角角焊缝跟踪焊接作业,且识别和跟踪效果良好.     

基于机器人旋转电弧传感器跟踪仰焊焊缝

为了提高焊接的质量和效率,必须实现机器人对仰焊焊缝的自动跟踪. 利用组合滤波的方法对焊接电流进行滤波. 采用最小二乘法对第16个采样点至第48个采样点进行线性拟合,拟合直线的斜率作为偏差. 以偏差和连续三次偏差之和作为模糊控制器的输入,以水平滑块伸缩速度对应的脉冲数作为模糊控制器的输出. 连续三次偏差的绝对值都大于0.9时,认为到达焊缝终点. 进行了仰焊焊缝跟踪试验、仰焊焊缝终点检测和流水孔的通过试验. 结果表明,利用该算法,机器人跟踪仰焊焊缝的准确度高,可靠性好,能够准确地识别出仰焊焊缝终点和通过流水孔.     

大型构件水下焊接机器人系统

针对水下焊接环境要求,设计了一种履带式水下焊接机器人系统,该系统由机器人本体机构、激光视觉传感器、控制系统和焊接系统组成. 机器人本体机构由履带式移动平台和焊枪调节机构构成,运动灵活可靠,满足水下焊接焊缝跟踪要求. 完成了视觉传感器部件选型及光路设计,实现水下环境的焊缝自动识别. 设计了基于PLC机器人控制系统和协调控制方法,实现水下环境的焊缝跟踪控制. 同时在水下焊接试验平台完成焊接跟踪试验. 结果表明,机器人运行稳定,焊缝成形较好,焊接质量满足要求.     

基于视觉传感器的焊缝图像识别与跟踪控制技术研究

针对传统"示教法"机器人焊接效率低、精度不高的问题,基于视觉传感技术对焊缝图像识别与跟踪技术进行研究。利用中值滤波和阈值分割的方法对图像进行预处理,并采用动态ROI提取与最小二乘法相结合的方法提取焊缝特征点,以解决弧光、飞溅等因素对图像的影响。同时,设计了激光焊缝跟踪系统,并将焊枪姿态作为指标对对焊缝的跟踪效果进行了实验分析。研究结果表明:所设计的视觉传感系统可有效提取焊接图像特征,识别精度高。焊缝跟踪系统可实时校正焊枪位置,焊枪高度误差始终保持在0. 2 mm以内,焊缝角度识别误差不超过0. 4°,说明该系统抗干扰能力强,焊接精度高,实时性好。     

小弯曲角焊缝跟踪及焊缝终点检测

为了实现小弯曲角焊缝的跟踪及焊缝终点的检测,针对焊接电流中噪声的种类,使焊接电流经过空间中值滤波、均值滤波、阈值处理和线性滤波,去除了大部分的噪声. 用直线将2类模式平均向量对应的点连接起来,把直线的斜率作为偏差. 以最近三次偏差作为多个模式类感知机的输入,以水平滑块伸出或缩进的速率作为输出,实现小弯曲角焊缝的跟踪. 如果连续三次偏差的值大于1,则表明到达了焊缝终点. 最后进行了小弯曲角焊缝的跟踪试验,角焊缝终点的检测试验,过水孔的试验. 结果表明, 该算法提高了机器人跟踪小弯曲角焊缝的精确度, 实现了角焊缝终点的准确识别和过水孔的通过, 有利于焊接自动化的实现.     

基于旋转电弧传感器的角焊缝跟踪

为了提高基于旋转电弧传感机器人跟踪角焊缝的准确度,解决基于水平滑块伸缩跟踪焊缝时水平滑块行程不够的问题. 通过组合滤波方法,可以滤除焊接电流中的大部分噪声. 利用最小二乘直线去拟合某些采样点,用拟合直线的斜率进行偏差识别. 以偏差和最近三次偏差之和作为模糊控制器的输入量,经过模糊化,模糊推理,单点集重心法使模糊量清晰化,完成了模糊控制器的设计. 再通过两轮差速运动跟踪角焊缝. 最后进行了角焊缝的跟踪. 结果表明,利用该方法,解决了跟踪焊缝时水平滑块行程不够的问题,基于旋转电弧传感机器人跟踪角焊缝的可靠性好,准确度高.     

基于双目视觉的船舱格子间角焊缝路径识别

针对船舱格子间工作空间狭小,大型自动化设备难以完成舱内自动焊接的问题,提出了一种基于双目视觉获取焊缝路径三维信息的策略。基于张正友标定原理获取双目系统基本参数后,利用C++与OpenCV编写了自适应阈值的二值化处理、改进的Sobel轮廓提取算子、非连续像素点筛除等程序,对双目相机采集的图像进行处理,提取了清晰、低噪点的直角角焊缝中心轮廓图像。基于BM特征点匹配算法与像素点扫描方法,得到了焊缝轮廓上连续特征点的三维信息数据集,利用Origin作图软件拟合后生成了三维直角角焊缝路径。为了验证双目系统测距精度与鲁棒性,设计了可升降、角度可调的滑轨万向节组合模块,实现了从不同拍摄角度、高度采集焊缝图像,并对焊缝上设置的等距特征点的距离进行识别。试验结果表明,当拍摄偏角在30°之内,或正拍高度在150～190 mm内变化时,测距偏差都可以控制在2 mm内,基本满足焊接的精度与稳定性要求,并为焊接的自动化循迹过程提供了数据基础。 创新点： (1)将双目视觉识别测距技术应用于小型船舱格子间内矩形角焊缝中心路径的识别,为自动化的焊接过程提供了循迹数据基础。 (2)设计了滑轨万向结模块,证实了该双目视觉识别系统在不同角度与高度下良好的鲁棒性与识别精度。     

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.     

基于最小二乘法的小车方位角实时辨识

应用最小二乘法对移动焊接机器人传感器矢量与焊缝之间的位置关系进行了研究,提出了焊缝跟踪过程中小车方位角的实时辨识算法.为了确切表达传感器、焊缝、焊枪三者之间的空间位置关系,首先引入了传感器矢量的概念.然后根据前置传感器的特点,提出在焊缝跟踪的小邻域内,传感器矢量和焊缝之间的位置关系可以用一次多项式或二次多项式来完全表达.在此基础上,应用最小二乘法,建立了小车方位角的实时辨识算法并给出了算法的具体实现.最后通过实际的焊缝跟踪试验,验证了该算法的有效性.该算法的应用,为移动焊接机器人实现复杂曲线焊缝的实时跟踪奠定了重要的基础.     

基于旋转电弧传感的空间位置曲线焊缝跟踪

采用空心轴电机驱动的旋转式扫描焊炬作为电弧传感器，以示教再现式弧焊机器人为控制对象，介绍了焊缝跟踪系统的组成。以理想状态的旋转电弧传感信号处理方法为基础，研究了平焊、横焊及立焊位置焊缝偏差的识别方法。采用模糊控制方法，设计了机器人焊缝跟踪控制系统。实现了空间曲线焊缝的自动跟踪，大大提高了示教再现式弧焊机器人的自动化程度。     

基于激光视觉的薄板焊缝跟踪方法研究北大核心

由于示教型焊接机器人在进行汽车薄板件连续焊工艺时存在装夹误差和热变形等问题,导致焊缝实际轨迹与示教轨迹存在较大误差。为提高焊接质量,基于焊接机器人构建激光视觉焊缝检测跟踪系统,提出基于目标估计准则的焊缝跟踪算法,实时跟踪焊缝中心点三维位置变化。以传统图像处理法提取初始帧焊缝特征点,通过改进的孪生神经网络对强干扰下的焊缝特征点进行跟踪提取。通过坐标转换得到机器人基坐标系下的焊缝中心特征点三维坐标。结果表明:该算法能精确提取跟踪焊缝特征点,平均误差为0.48 mm,平均帧率为90帧/s,优于传统图像处理方法和基于相关滤波的方法,能够实现快速准确的跟踪。     

轮式机器人折线焊缝跟踪协调控制方法

研究了以旋转电弧作为传感器,采用轮式移动机器人对折线焊缝进行跟踪的协调控制方法.设计了自适应模糊控制器对十字滑块和车轮进行协调控制,通过控制机器人移动对焊缝进行粗略跟踪,同时调整十字滑块带动焊枪对焊缝进行精确跟踪.为了使机器人的移动方向与焊缝走向一致,采用Sugeno型模糊逻辑系统作为滤波器对机器人本体的方位角偏差进行滤波处理,使机器人本体在跟踪焊缝的直线段时做直线运动,在跟踪焊缝的曲线段时做转弯运动.结果表明,该算法能够成功应用于最大为60°的折线焊缝和Z形焊缝的自动跟踪焊接.     

基于激光传感器的弧焊机器人焊缝跟踪研究

采用激光扫描式传感器,设计了一套机器人焊缝自动跟踪系统。开发了相应的焊缝跟踪算法,包括直线、圆弧和直线圆弧组合连续焊缝的跟踪算法。探讨实现这些算法的相关技术问题。计算机仿真结果表明,该算法合理有效,可用于弧焊机器人焊缝在线跟踪作业,改善和提高机器人的焊接精度和质量。     

移动机器人波纹板折线角焊缝跟踪控制

在对集装箱波纹板形式的焊缝进行焊接时,不仅要控制焊枪跟踪焊缝移动,同时还要保证焊枪相对于焊接面的倾角.设计了一种移动焊接机器人,该机器人以轮式移动小车作为平台,配以可以伸缩和转动的执行机构控制焊枪运动.采用旋转电弧作为传感器对焊枪偏差和倾角同时进行检测,通过控制三个关节协调动作,实现焊缝跟踪的同时对焊枪倾角进行调整.还对机器人的运动学模型进行了研究,在此基础上结合模糊控制理论设计了控制器,最后通过实际焊接试验证明了所提出的方法的有效性.     

基于人机工程的主从机器人遥控焊接焊缝跟踪误差分析

主从机器人遥控焊接要求具有较高的运动轨迹跟踪精度和足够的焊接速度,但是当操作者手动操作主机器人控制从机器人末端焊枪跟踪焊缝时,焊缝跟踪精度不能满足焊接要求的原因至今未知.文中开发了一套由主端控制器、从机器人、工控机和激光传感器组成的主从机器人遥控焊接系统.从人机工程的角度分析了操作者手动操作主机器人控制从机器人末端焊枪跟踪直线焊缝时,影响焊缝跟踪精度的因素.结果表明,操作者的反应时间越长,焊缝跟踪精度越低,并且为了保证焊接过程的稳定性和焊接质量,焊接速度应该由机器人控制.