高强钢薄钢板焊缝高精度视觉跟踪控制

针对薄钢板焊缝焊接机器人,提出一类高精度、柔性的视觉跟踪控制方法,以实现窄焊缝的在线实时感知和视觉控制。提出了一种抗干扰能力强的焊缝图像处理方案,实现窄焊缝特征的可靠提取和通信传输。提出了一种基于图像的闭环视觉控制方法,开发了视觉控制器及其执行系统,实现了焊接机器人焊缝轨迹的实时高精度跟踪。实验结果表明,该视觉控制方法对弧光、烟雾、飞溅和外界照明变化具有很强的鲁棒性,可以精确地识别出焊缝特征坐标,快速地实现焊枪对焊缝的跟踪,达到了期望的控制精度和焊接质量,结果令人满意。     

视觉机器人MAG焊接参数的在线规划系统

视觉弧焊机器人ＭＡＧ焊接参数在线规划是一种以提高弧焊机器人的适应能力为主要目标的焊接质量智能控制方法。本文建立了视觉机器人ＭＡＧ焊接参数在线规划实验系统，以接缝的重要特征尺寸及焊接时间为输入变量，焊接电流和焊接为输出变量，以控制ＭＡＧ焊熔透为目的，采用模糊数学模型描述上述输入输出变量之间的关系，进行了ＭＡＧ焊接参数在线规划试验，试验结果表明系统运行稳定可靠，熔透程度均匀一致。     

基于视觉传感的焊缝跟踪控制系统

研究一种智能型焊缝跟踪控制系统,采用视觉传感器ＣＣＤ检测弧焊区,并通过图像处理准确识别焊缝位置,同时设计一个参数自调整模糊控制器对焊枪运动进行控制,有效地提高了焊缝跟踪精度。     

焊接自动线和焊接机器人

机器人弧焊离线编程与仿真系统的设计；面向遥控焊接的焊缝模型建模技术；基于局部视觉的弧焊机器人自主焊缝轨迹规划；IGM弧焊机器人大型工作站仿真系统设计；Z4型焊接机器人；TRIBON M2焊接计划的使用与二次开发；机器视觉型焊缝跟踪技术；基于LabVIEW的位移测理系统及应用；基于LabVIEW的电弧传感跟踪控制系统。[编者按]     

基于共享控制策略的遥控弧焊机器人焊缝跟踪

对应用于遥控弧焊机器人的共享控制技术进行了研究,建立了遥控机器人共享控制试验系统.激光视觉传感器基于三角测量原理,根据提取焊缝的特征点,实现焊缝的自主跟踪和焊接.根据解析速率控制算法,把手控器的控制命令与激光视觉传感器的自主控制命令在人控制器中进行融合,控制焊枪的六个自由度.弧焊机器人的控制权可以在局部自主控制和直接手动控制之间进行共享和交互,实现对远端非结构环境下的焊缝跟踪.结果表明,人机共享控制焊枪,实现未知环境的避障;提高了焊缝跟踪精度;把操作者从焊缝跟踪的底层操作中解放出来,减轻操作者的工作强度.     

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Internet的弧焊机器人远程运动仿真与控制

首先采用MATIAB建立了弧焊机器人工作空间场景模型，基于Internet实现了机器人的远程运动仿真。在仿真的基础上，采用CORBA-CGI方式实现了弧焊机器人的Internet远程控制。仿真和控制试验结果表明，设计的机器人远程运动控制方案是可行的，它有效地克服了网络时延的问题。为基于Internet的机器人远程运动控制奠定了基础。     

基于DSP的不锈钢大直径焊管焊缝实时跟踪系统

介绍了一种基于DSP的不锈钢焊管等离子弧焊的焊缝实时跟踪系统,对其工作原理、控制系统的硬件设计和软件程序设计的要点等进行了阐述.该系统采用激光传感器测量焊缝的位置,并采用Fuzzy-P双模控制进行焊缝的纠偏;采用DSP作为核心控制器产生控制信号,驱动焊枪高度方向的运动和焊管的旋转,实现焊枪对焊缝的实时自动跟踪,并根据焊...     

弧焊机器人中焊缝的识别处理

图像的处理与识别在焊接机器人的视觉系统中起着关键的作用,在本试验中通过摄像头拍摄焊缝,获取原始图像,然后通过图像采集卡将拍摄的图片采集到计算机内部,对原始图进行灰度处理、滤波、阈值处理,提取出焊缝的初始轮廓,由计算系统进行处理,提取出轮廓特征,然后转换为计算机容易识别的数据,机器人焊接系统根据这些有用数据对目标对象进行控制、监测或其他操作,以实现焊接生产智能化、提高焊缝质量和焊接生产率.提供给弧焊机器人的视觉处理系统的这些数据,可以提高弧焊机器人的焊接精度,实现自动纠偏,并对焊接系统提供可靠的数据.     

基于局部视觉的弧焊机器人自主焊缝轨迹规划

提出了一种基于视觉的弧焊机器人自主焊缝轨迹规划方法.通过使用CCD摄像机,不断地获取枪尖前方一小段焊缝的图像.由主控计算机进行图像处理,获取枪尖与焊缝间的偏差以及这小段焊缝的走向等信息.根据这些信息控制机器人沿焊缝前进,同时定时记录用焊缝偏差值修正后机器人坐标值,生成焊缝在机器人基坐标系下的坐标.当机器人沿焊缝走完一遍后,主控计算机控制机器人回到焊缝起点,开始沿焊缝焊接.用此方法对低碳钢曲线焊缝和铝合金曲线焊缝进行试验,结果表明该方法具有很高的实用价值.     

高精度数控焊接变位机控制系统设计与实现

研制弧焊机器人用数控焊接变位机对弧焊机器人柔性加工单元(WEMC)的设计具有重要的意义。作者以基于数字信号处理器(DSP)的研华多轴运动控制卡PCL-832卡为设计核心，采用基于模糊规则的智能双模协调控制器，即采用比例积分微分控制器(PID)和模糊控制器的加权合成算法，控制过程中模糊控制器和PID控制器同时输出控制量，当控制误差较大时模糊控制器的输出权重较大，而当控制误差较小时PID控制器的输出权重较大，有效避免了变结构控制器切换过程中的震荡，实现了焊接变位机的高精度位置控制。作者对实时控制软件的结构设计和实时性要求进行了详细的理论分析，提出了基于DOS(Disk operation system)系统下的高精度数控焊接变位机多任务实时控制软件的设计与实现方法。进行了多种工件的焊接试验，试验表明该控制系统工作可靠，效果良好。     

MIG焊熔宽模糊控制系统

大双波长滤光片正面实时检测焊缝熔宽技术的基础上建立了焊缝熔宽模糊控制系统。本文对熔宽模糊控制器的结构以及模糊控制变量的选择进行了讨论,在此模糊控制系统中采用双输入单输出的模糊控制器模型,即采用迷惑宽的变化及其变化率作为模糊控制器的两输入量,采用焊接电流作为模糊控制器的输出量。本文给出了熔宽模糊控制系统结构图并详细介绍了熔宽模糊控制器的设计过程,根据用双波长滤光片正面实时检测焊缝熔宽技术得到的焊接电     

冗余自由度弧焊机器人路径自主规划的优化控制

提出了冗余度弧焊机器人及其路径自主规划的概念,讨论了在机器人焊接作业中引入冗余自由度的意义,运用控制变量法作为解决弧焊机器人冗余的优化问题方法,提出了包括焊接姿态参数在内的多性能指标融合控制方法,定义了焊接姿态参数函数,运动位置约束函数,运动平稳性函数,针对空间复杂焊缝,运用该路径自主规划方法求得的各关节角变化范围小,机器人运动过程平稳,远离关节极限位置,并且能够满足焊接质量的要求,有效地解决了冗     

基于CoDeSys的可重构的焊接自动化控制器

针对焊接过程对焊接工装运动控制平台和等离子焊接电源智能控制的要求,构成基于PC的开放式可重构控制器。根据开放式可重构控制系统架构的特点,控制器的设计以CoDeSys控制软件和实时工业以太网EtherCAT技术为核心,使得控制器兼具开放式、模块化、标准化、网络化。并将可重构控制器重构为包括五轴焊接工作台和变极性等离子焊接电源的智能控制器,利用控制软件设计控制器的多样化运动控制功能和对焊接电源的智能控制,设计合理的可视化操作界面。硬件执行层则通过倍福端子式总线模块搭建控制从站,完成对执行电机,串行通讯和系统扩展I/O的控制。实验证明,焊接自动化控制器能够完成工作台的单轴点动控制、多轴联动、插补运动、轨迹路径规划等功能,完成对变极性等离子焊接电源的参数设定和智能控制,并且控制器具有实时性好,运动轨迹控制精度高,焊接参数传输准确等特点。     

焊接视觉图像质心算法及其特性

从焊接视觉图像质心计算公式出发,根据图像灰度与视觉传感器响应电压值的关系、响应电压值与检测部位的发射率及光谱辐射强度等关系,由熔池特性,推导并建立了焊接视觉图像质心与焊接区各点温度间关系模型.通过焊接温度场的数值化,得到图像质心与焊缝中心关系模型的数值解及关系曲线,证明了视觉图像质心与焊缝中心存在相关性,为基于图像质心的焊缝跟踪算法提供理论依据.分析了质心算法的特性,为进一步研究实时焊接图像的质心及算法打下理论基础.     

三光路熔池图像的视觉注意特征提取

焊缝跟踪和熔透控制都是焊接质量控制中的重要部分.试验采用三光路视觉传感系统,在铝合金脉冲GTAW焊接过程中,三个光路同时采集熔池正前方、斜后方、斜下方图像,并投影到同一幅图像上.图像包含了焊缝、正面熔池和背面熔池等丰富的信息.采用视觉注意的方法找到图像各部分与熔池特征参数相关的小区域进行处理,将图像中包含的熔池特征参数提取出来.结果表明,视觉注意方法用于焊接过程中熔池特征的实时检测时,由于只处理感兴趣的小区域,比一般方法具有更高的明确性以及高效性.     

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     

Study on intelligent welding mobile robot with the function of auto-searching weld line

The development of welding robots suitable for specially unstructured working enviroments has been become an important development direction of industrial robot application because large-scale welding structures have been used more and more widely in modern industry. In this paper, an intelligent mobile robot for welding of ship deck with the function of autosearching weld line was presented. A wheeled motion mechanism and a cross adjustment slider are used for the welding robot body. A sensing system based on laser-PSD （position sensitive detector） displacement sensor was developed to obtain two dimensional deviation signals during seam tracking. A full-digital control system based on DSP and CPLD has also been realized to implement complex and high-performance control algorithms. Furthermore, the system has still the function of auto-searching weld line according to the characteristics information of weld groove and adjusting posture itself to the desired status preparing for welding. The experiment of auto-searching welding line shows that the robot has high tracing accuracy, and can satisfy the requirement of practical welding project.     

Study on intelligent welding mobile robot with the function of auto-searching weld line

0IntroductionWelding mobile robot with mobility,strong magneticadhering force and higher intelligence has already becomea perfect means for automatic welding of large-scale struc-ture[1-2],such as the welding of ship hull and deck,welding of spherical tank and welding of large pipeline,and so on.Recently,some researches have been done in thefield of autonomous welding mobile robot.Jiang Lipei andhis coworkers developed an all-position spherical tankwelding mobile robot based on linear CCD se…     

基于嵌入式DSP视觉伺服平台的管道MIG打底焊焊缝成形控制

针对坡口加工及焊接变形等因素引起的焊缝坡口宽度不确定性变化影响焊缝成形的问题,建立了基于嵌入式DSP(digital signal processor)视觉伺服平台的管道MIG打底焊焊缝成形控制系统.所设计的视觉伺服平台采用TMS320DM642实现焊接熔池区域图像的采集与处理,采用TMS320F2812实现焊枪位姿和焊接工艺参数的实时调整.设计了专门的图像处理算法,分离并提取熔池、焊缝和焊丝的位置信息.通过对焊缝坡口宽度变化的视觉检测,实时调节焊接速度、焊枪摆动宽度和中心位置等参数,获得了外观良好、X光检验合格的焊缝成形.