用声发射传感器的焊缝跟踪控制研究

基于缝隙对声发射波传播有影响的现象，作者研制成一种利用声发射－微处理器控制的焊缝跟踪系统。本文叙述了缝隙对声发射波传播的影响和焊缝跟踪控制装置的设计。试验表明这种焊缝跟踪控制装置是灵敏的，它能克服偏差，正确跟踪直焊缝和曲线焊缝。     

焊缝自动跟踪系统中的智能控制

从控制方式的角度对焊缝自动跟踪系统进行分析,确认大多数焊缝跟踪系统是一种前馈随动系统。介绍了模糊控制和神经网络在焊缝跟踪中的应用。     

灰度形态学在焊缝图像处理中的应用

寻求一种快速、有效的焊缝图像处理方法，是基于视觉传感的焊缝跟踪系统的关键技术之一。在分析灰度形态学膨胀、腐蚀、开和闭四种基本运算对图像的处理效果的基础上，将灰度形态学引入焊缝图像处理中。研究一种焊缝图像处理新方法，根据视觉传感器获取的焊缝图像的形态特征，选择合适的结构元素，对焊缝图像进行多种形态学运算，提取出焊缝、检测出焊缝边缘和焊缝中心位置，作为焊缝跟踪系统的控制量。试验结果表明，该方法效果良好，完全满足焊缝跟踪系统实时性要求，能有效地提高焊缝跟踪精度。     

焊缝偏差和熔深识别及其集成智能控制系统

介绍一种焊缝跟踪和熔透控制的集成智能控制系统。该系统从同一传感器中获取焊缝偏差和熔深信息，实现了焊缝跟踪和熔透的同时控制。主要介绍控制系统的构成、信息识别方法、神经模糊控制器设计及其在实际中的应用结果。     

记忆式焊缝跟踪系统

介绍了新近研制的一种可用于多层焊缝的自动焊接记忆跟踪系统，此系统在焊接第一层焊缝时能实时跟踪焊缝，同时记忆焊缝跟踪数据，此后，系统依据此记忆数据进行各层焊缝的自动跟踪工作，本系统具有新颖的二维焊缝跟踪机构及传感器，其实跟踪精度及重复跟踪精度都满足了焊接工艺的要求。     

压力容器环缝焊接自动跟踪系统的研究

作者研制了一种新型摆动式电弧传感器及其焊缝自动跟踪系统。采用计算机控制，成功地应用于压力容器的环缝脉冲ＭＡＧ焊工艺。实践证明采用这种系统跟踪精度高并获得了优质焊缝。     

MAG高速焊缝视觉跟踪系统的试验研究

介绍了针对高速焊的工艺与成型特点，在焊缝跟踪系统中所应用到的参数可调模糊控制器和PID控制器，并对这2种控制嚣与算法进行了试验研究与对比分析。此外，还通过实时记录在一个跟踪过程中使用的所有控制量，建立了焊缝跟踪过程中的轨迹线，把它与焊缝的间隙中心线进行比较，获得此跟踪系统的误差范围；同时对产生的误差影响因素进行分析，提出了减小误差的改进措施。     

一种自动跟踪焊接小车的驱动方法

介绍了一种焊接小车实现焊缝自动跟踪的驱动方法。该方法采用单片机系统和外部硬件电路相结合作为控制系统,当有焊缝偏差信号输入时,可控制焊接小车实现相应的直线或转弯运动状态以达到焊缝跟踪。同时该方法可用于多种跟踪技术中对焊接小车跟踪的控制。试验证明：该控制方法可靠,焊缝跟踪效果好。     

冰箱压缩机壳体焊缝自动跟踪

由微机控制的冰箱压缩机壳体焊缝自动跟踪系统，能从垂直和水平两个方向对套接的环形接缝进行跟踪。利用软件对ＣＯ２焊接飞溅进行平滑处理。对冰箱压缩机壳体进行试焊表明，该系统是一种实用的焊缝自动跟踪系统。     

在线示教式弧焊跟踪控制系统的研究

针对微动开关式弧焊跟踪传感器在现有应用上存在的不足，本文提出了一种新颖的焊缝偏差延时记忆控制方法。文中介绍了弧焊跟踪主／从式单片机控制系统的硬件及软件设计，并对系统的跟踪调节作用过程进行理论分析。试验研究表明，该系统工作可靠，控制方案正确，适用于较大曲率焊缝的跟踪，有实际应用价值。     

移动式焊缝跟踪机器人跟踪精度分析方法

以对实验室4自由度轮式焊缝跟踪机器人跟踪精度的研究为基础,提出了一种新的焊缝跟踪精度评估表征方法,并对焊缝偏差建立了D-H坐标系下的5参数模型.基于此模型,对影响焊缝跟踪精度的主要误差源进行了理论分析.通过对定步长与变步长焊缝跟踪控制方法的仿真分析,验证了所提出精度分析方法以及建立模型的正确性及有效性,得出影响焊缝跟踪精度的主要原因为焊缝跟踪控制算法以及机器人自身定位精度.结果表明,该精度分析方法对于焊缝跟踪控制的机器人误差补偿及焊缝跟踪控制方法改进具有一定的参考价值.     

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。     

Development of seam tracking system with ultrasonic sensor using self-tuning fuzzy control

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双机器人主从协调焊接的路径规划算法

针对空间复杂曲线焊接问题进行了双机器人协调焊接路径规划方法的研究,在保证焊接过程焊缝点熔池处于水平或稍微下坡状态前提下,提出了一种主从协调跟踪的路径规划算法,以实现一台机器人夹持工件不断调整位姿满足船形焊的要求,另外一台机器人跟踪焊缝曲线实施焊接. 建立了协调系统数学模型,时间约束和空间约束,在此基础上规划了焊枪坐标系和工件机器人的位姿;并以马鞍形焊缝的焊接为研究对象进行了两个机器人的协调路径规划. 并对该算法所规划的结果进行试验验证. 结果表明,该算法可实现空间复杂曲线焊缝的连续焊接工作.     

基于经验小波变换的磁控埋弧焊焊缝跟踪信号分析

针对磁控埋弧焊跟踪信号非线性,不平稳及常用滤波方法难以滤除其相近低频干扰信号的缺点,提出一种基于经验小波变换（EWT）的磁控埋弧焊焊缝跟踪信号分析方法.该方法继承了EMD分解与小波变换各自的优点,分解出电弧跟踪信号的固有模态,在频域自适应地构造带通滤波器组从而构造正交小波函数,提取具有紧支撑傅立叶频谱的调幅-调频（AM-FM）成分.将此方法用于埋弧焊磁控电弧传感器焊缝跟踪平台信号分析中,提取出了更精确的焊缝跟踪信号,并通过试验验证了此方法的有效性及精确性.同时分析了相近低频噪声的信息,为进一步的信号处理及跟踪系统的优化提供了理论依据.     

自调整精确焊缝跟踪模糊控制系统

介绍了一种用于焊缝跟踪的步进电机模糊控制系统的结构、组成和模糊控制的实际算法,该系统无需建立被控对象的精确数学模型,能够根据跟踪偏差进行参数自调整,并做出模糊推理和判断,校正步进电机驱动系统非线性造成的较大跟踪偏差,实现自适应的最优化控制,改善步进驱动系统的动静态特性,提高焊缝跟踪的精度。     

薄板机器人自动焊接焊枪三维偏差的有效提取

机器人自动化焊接中焊枪三维偏差的提取是实现自动纠偏的前提.薄板机器人MAG对接焊接中对试件开坡口,试验中利用被动视觉传感器采集焊缝图像.通过调整滤、减光组合使得同一帧图像中出现稳定的电弧区域、坡口边缘线和缝隙接头线.设计有效算法直接提取缝隙接头线.以电弧区域的几何中心反馈焊枪位置,设计有效算法在缝隙接头线上确定焊枪当前跟踪位置,并借助视觉标定技术将其转换为世界坐标.利用用户软件系统从机器人控制系统中获取焊枪在世界坐标系下的坐标及转换后的坐标.结果表明,文中算法可以有效获取焊枪的三维偏差.     

基于焊缝中心的焊缝信息的直接提取

如何快速而准确地寻找到焊缝中心的位置是实时焊缝跟踪系统要解决的首要问题。本文提出一种根据焊缝的先验知识来寻找焊缝中心的新的算法。这种算法主要是根据焊缝的横向和纵向两个方面的特征来判别焊缝CCD图像中自焊缝中心的位置，具有定位精确及速度快的优点，能够大大提高焊缝跟踪系统的实时性能。     

Real-time seam tracking control technology during welding robot GTAW process based on passive vision sensor

This paper presents a technology about real-time seam tracking, which is necessary to overcome the deficiencies of the teaching-playback welding robots in seam tracking control during gas tungsten arc welding (GTAW) process. A set of vision sensor system has been designed for the welding robot, which can acquire clear and steady welding images. By analyzing the features of welding images, a new improved Canny algorithm has been proposed to detect the edges of seam and pool, and extract the characteristic parameters of welding images. Based on the analysis of the characteristic of the real-time seam tracking, a segmented self-adaptive PID controller is introduced to the system, and some experiments have been done to testify whether the accuracy of the technology can meet the requirements of quality control of seam forming.