移动机器人弯曲角焊缝跟踪预测模糊控制器设计

研究以旋转电弧作为传感器、采用轮式移动机器人对弯曲角焊缝进行跟踪焊接的控制方法.设计预测模糊控制器控制小车转弯,并在转弯过程中使车轮与横向滑块协调动作,实现对弯曲角焊缝的平滑跟踪.该控制器采用焊枪偏差和倾角信息获得车体运动方向和焊缝走向之间的角度偏差,采用线性化模型预测焊枪下一点的位置,采用加权最小二乘方法预测焊缝下一点位置,采用模糊理论实现小车转弯时车轮和横向滑块的协调控制.利用试验对常规模糊控制器和所提出的预测模糊控制器进行比较,发现所提出的控制方法具有更好的控制效果和跟踪精度.     

一种适合焊接专机的激光焊缝跟踪应用

为确保焊接过程中焊枪始终沿焊缝运动,提升焊接质量,采用基于主动视觉传感技术的新一代激光视觉传感器实时采集焊缝轮廓的图像,由传感器控制柜按在PC界面上选定的算法进行图像处理与特征识别,提取焊缝跟踪点的位置坐标,并根据标定的参考位置和预设的比例关系转化为模拟电压量输出,进而驱动十字滑台上的伺服电机带动焊枪做出相应的纠偏动作。可编程逻辑控制器(PLC)被用来实现焊枪初始定位、滑台的手动控制与自动跟踪模式切换、安全互锁等功能。最终建立了一套适用于焊接专机的焊缝自动跟踪应用系统。实验结果表明,该系统安全实用,具备了良好的实时跟踪能力。     

焊接温度场焊缝识别及焊缝跟踪技术研究

论述焊接温度场焊缝识别方法及焊缝跟踪控制系统。系统采用焊接温度场传感器获得焊接工件背面热图像，通过改进的梯度算法对热图像的分析计算获得焊缝偏差，利用规则自校正模糊控制器实现焊缝跟踪。试验和实际生产运行表明系统能够准确识别焊缝，焊缝跟踪运行稳定可靠。     

以旋转电弧为传感器的移动机器人角焊缝跟踪

研究以旋转电弧作为传感器,采用轮式移动机器人对具有直角转弯的角焊缝进行跟踪焊接的控制方法。采用分段控制的方法设计控制器对水平滑块进行控制,以实现直线段焊缝的跟踪。该控制器在大偏差时采用比例控制,在小偏差时采用参数自调整模糊控制,并利用免疫反馈规律对比例因子进行修正,实现了直线焊缝、小曲率焊缝和小折角焊缝的跟踪。分析直角转角处焊缝跟踪时机器人的运动学模型,并利用旋转电弧传感器检测到的焊枪倾角信息检测直角拐点,利用超声波传感器检测前方焊缝位置,设计控制器对车轮和水平滑块进行协调控制。最后,通过实际焊接试验证明了该方法的有效性。     

客车底盘骨架对接焊缝的视觉跟踪系统

根据客车底盘骨架对接焊缝的特点,设计了基于激光视觉传感的焊缝跟踪系统。针对图像处理运算量大的特点,为减少图像处理时间,提出了加窗处理算法。视觉传感系统采集并分析焊缝图像得出焊缝偏差,控制系统根据焊缝偏差指导机器人移动焊枪进行实时纠偏控制。实验结果表明,所设计的焊缝跟踪系统满足焊缝跟踪的精度要求,可以用于底盘骨架的焊接。     

基于EKF的GMAW实时焊缝跟踪研究

熔化极气体保护电弧焊（gas metal arc welding,GMAW）焊接过程存在惯性大、时滞大等非线性特征以及不确定的干扰因素。为了提高焊接质量,文章提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器（extended kalman filter,EKF）算法的焊缝实时跟踪技术,采用霍尔电流传感器来捕捉实时焊接电流。为了实现焊枪摆动中心始终对准焊缝中心,文章通过有限长单位冲激响应滤波器（finite impulse response,FIR）对采集的电流进行滤波,并建立提取焊枪高度和水平偏差的数学模型,采用EKF实现控制焊枪。通过在有垂直和水平方向偏差的焊缝上进行实验验证,结果跟踪精度可达到±0.25 mm,所以该方法可满足机器人实时跟踪的要求。     

一种视觉示教与纠偏的焊缝跟踪方法

提出一种基于结构光视觉传感器的示教及纠偏的机器人焊缝跟踪方法,探讨了图像特征提取方法和机器人跟踪控制的策略.机器人移动的同时,视觉传感器定时对焊缝上各特征点坐标进行测量记录,完成示教;再现时,基于图像模板匹配测出实际特征点位置与示教点的偏差,控制机器人根据偏差对跟踪路径实时调整,从而实现自动跟踪.     

一种智能型焊缝跟踪系统的研制

论述一种智能型焊缝跟踪系统,采用直接拍摄电弧式视觉传感器检测焊缝跟踪偏差,并通过一个自调整模糊控制器实现偏差的调节。整个跟踪过程可通过屏幕实时观察,所有的参数设置都通过人机对话实现。此外,还提出了一种新的焊缝图像处理方法来实时检测焊缝。试验表明,该系统能够对GTAW对接焊缝实现精确的跟踪。     

基于机器视觉的焊接跟踪技术的应用研究

在传统接触式埋弧焊焊缝跟踪系统的基础上,通过摄像机进行焊接坡口复合跟踪。焊接前,对焊接坡口进行数据采集,运用计算机进行图像处理,生成虚拟焊缝识别系统。焊接时,虚拟焊缝识别系统控制焊枪,实现焊缝自动跟踪,从而达到实时和精确．保证了焊接质量。     

基于旋转电弧的机器人角焊缝跟踪建模及仿真

通过对现有旋转电弧传感器采集的焊缝偏差信息和六自由度焊接机器人运动学模型进行研究,结合曲线角焊缝的特点,推导出纠正焊缝偏差后的焊接机器人工具坐标系相对于原工具坐标系的变换矩阵。在此基础上,结合焊接机器人的运动学反解,建立了曲线角焊缝跟踪及焊枪姿态调整模型。输入给定左右偏差及高低偏差信号,利用MATLAB对模型进行仿真验证,结果证明了该模型的有效性与正确性,从而为旋转电弧传感应用于焊接机器人及设计其焊缝跟踪系统提供了理论参考。     

Arc welding robot system with seam tracking and weld pool control based on passive vision

The automatic control in square-wave alternating current (AC) gas tungsten arc welding (GTAW) is significant for a “teach and playback” robot to overcome the variation of the seam trajectory and the seam gap in the welding process. This paper presents a welding robot system based on the real-time visual measurement in the different levels of the welding current. The primary objective is to measure the offset of the torch to the seam center and the size of seam gap by passive vision, track the seam and control the weld pool in real time. A novel visual image analysis algorithm was developed for seam tracking and seam gap measuring, free from robot calibration. The control algorithm based on the knowledge base was established to control the weld formation by regulating the welding current and wire feed rate. The welding practice for the rocket storage tank demonstrates the efficiency of the proposed system.     

视觉传感螺旋钢管埋弧焊内焊焊缝自动跟踪系统

针对螺旋钢管埋弧焊内焊,研制一种基于视觉传感的焊缝自动跟踪系统。以视频摄像机为传感器,在焊接点前方300 mm处检测递送边钝边棱边。对视频信号进行放大、整形和二值化处理,获得对应于钝边棱边的脉冲信号,以帧中心为基准,利用单片机进行偏离方向判断及偏差值计算,并将偏差信号以脉冲方式送入交流伺服电动机驱动器,由交流伺服电动机控制焊枪滑移台移动,确保焊丝实时对准焊缝。试验结果表明：采用视频摄像机识别钝边棱边实现焊缝自动跟踪的方法是可行的。系统响应周期小于50 ms,跟踪精度达±0.3 mm。     

Visual seam tracking system for butt weld of thin plate

An image-based visual seam tracking system is designed for butt weld of thin plate in this paper. The torch deviation from the joint in the horizontal direction is measured from the seam image. Since the weld seam is so narrow, its image is based on natural lighting. Due to the hardness of measuring depth information using monocular vision, structured laser light is used for detecting the torch deviation in the vertical direction. For steady seam tracking, a robust and fast feature extraction algorithm is developed. Moreover, a reliable controller is designed with error filtering and output pulse verification. Finally, experiments are conducted to verify the proposed seam tracking system.     

图像处理在石油管道自动焊接中的应用

基于图像处理的手段使埋弧焊焊缝跟踪的自动化得以实现,图像处理要进行除噪、二值化、中值滤波、边缘检测、提取焊缝中心特征线,并使之数字化,比较计算得到焊缝与焊枪偏差量,工控机对此偏差量进行分析计算,最终控制系统驱动伺服电机带动执行机构对偏差量进行校正调整,消除焊缝焊枪之间的偏差量并能够实时对中。     

Robot welding seam tracking method based on passive vision for thin plate closed-gap butt welding

A passive vision sensor is added to a teaching and playback welding robot for pulsed gas tungsten arc welding, which is normally used in the welding of thin plate closed-gap butts. This paper presents a seam tracking method based on this sensor through period visual measurement of the offset between the torch and the seam center. A robust image processing algorithm is developed to extract the seam center. A kind of ARX(auto-regressive with exogenous input) model is studied to describe the relationship between the rectifying voltage and the offset. The fuzzy PID(proportional-integral-derivative) seam tracking controller is analyzed and designed in consideration of various offsets based on the ARX model. The experimental results on straight line weld display a good seam tracking capability of the proposed method.     

规则自调整模糊控制的弧焊机器人焊缝纠偏研究

采用特征谐波法准确识别焊缝偏差,研究熔池对坡口的影响作用,采用补偿因子加权处理可有效地减小这种影响,因此提高了对偏羔的识别能力。采用规则自调整模糊控制器进行焊缝纠偏控制,以克服常规模糊控制器的不足,使其具有良好性能。     

ARTIFICIAL NEURAL NETWORK AND FUZZY LOGIC CONTROLLER FOR GTAW MODELING AND CONTROL

0 INTRODUCTION(The satisfied control of the overall weld process is not easily accomplished, largely due to the inadequacies of the available process models. Without exceptions, most welding control methods are based upon the analytical welding models. Although these models are derived directly from the physical laws that govern the main features of the weld pool, a number of assumptions are made to obtain the mathematical solutions and some variables are ignored due to the complexity of t…     

视觉传感铜包铝线缆TIG焊缝自动跟踪系统

针对铜包铝线缆TIG焊常出现焊偏的问题,研制一种采用视频摄像传感器的焊缝自动跟踪系统。以弧光为主动光源,在电弧前方20 mm处对铜皮对口缝进行摄像。采用模拟电路对视频信号进行放大、整形和以动态平均值为基准的二值化等处理,极大降低了信号处理的时间,并准确获得铜皮对口缝的脉冲信号。确定铜皮对口缝偏差方向判断及偏差大小计算的方法。试验结果表明,该焊接过程采用视频摄像传感器识别铜皮对口缝方法是可行的,能实现铜包铝线缆TIG焊的焊缝自动跟踪控制,系统响应周期小于60 ms,跟踪精度小于0.1 mm。