基于激光视觉传感器的机器人实时焊缝跟踪方法

为实现变姿态焊接过程的实时焊缝跟踪,提出基于机器人坐标系下绝对焊缝轨迹的实时跟踪算法.将线式激光传感器安装在机器人的法兰盘上,且位于焊枪运行的前方.焊接过程中,激光传感器连续采集焊缝位置信息,并结合手眼标定矩阵以及机器人实时姿态,将传感器采集的焊缝坐标转换到机器人基础坐标系下,从而形成空间绝对焊缝轨迹;再根据焊枪的当前...     

基于集成技术的二维智能焊缝传感器

本文简述了基于GMR的二维焊缝检测传感器.为解决焊接加工自动化过程中焊缝的跟踪检测,将GMR焊枪悬浮高度传感器、焊缝检测传感器以及相应的微处理器有机集成,从而使传感器实现小型化智能化,减少对工件检测的死区范围.该传感器与自动焊接机组成的焊缝跟踪系统,焊缝跟踪精度高、响应速度块,减少了焊缝轨迹空间捕捉算法的复杂性.     

一种不规则焊缝自适应焊接机器人系统研究

提出了一种基于摆动电弧传感器焊接系统的焊缝宽度自适应焊缝跟踪算法。焊接摆动控制器由步进电机驱动滚珠丝杠机构,实现焊枪的摆动。机器人主控制器基于ARM处理器开发,实现机器人的运动轨迹控制、运算求解、示教、再现。通过分析摆动电弧的信号和焊枪前一周期摆动数据,建立复函数自适应算法控制模型,计算出焊缝变化后的摆动参数反馈控制系统,完成焊缝宽度自适应跟踪焊接,并以x,y,z三轴直角坐标焊接机器人为运动平台进行模拟试验来验证算法的合理性。试验结果证明,焊接速度4mm/s、焊接频率0.5 Hz条件下,该算法能良好的适应焊接过程中焊缝宽度的变化,性能稳定,焊枪运动轨迹良好。     

Deviation detection for seam tracking with the

检测焊枪偏离焊缝信息是实现焊缝跟踪的精确度和可靠性的必要条件。基于摆动式电弧传感器的焊缝自动跟踪系统,利用电弧摆动来扫描焊缝,通过检测焊接电流的变化规律来检测焊缝的偏差信息。针对电弧信号不断变化往往存在谐波和噪声干扰,提出采用软件的中值滤波和均值滤波相结合方法对电弧信号进行处理,并且用积分差值法进行提取所需的焊缝偏差信息。通过实际的焊缝跟踪试验,结果表明该方法可以提高焊缝偏差信息检测的精确度和可靠性。     

基于电弧传感焊缝跟踪的偏差信息检测

检测焊枪偏离焊缝信息是实现焊缝跟踪的精确度和可靠性的必要条件。基于摆动式电弧传感器的焊缝自动跟踪系统,利用电弧摆动来扫描焊缝,通过检测焊接电流的变化规律来检测焊缝的偏差信息。针对电弧信号不断变化往往存在谐波和噪声干扰,提出采用软件的中值滤波和均值滤波相结合方法对电弧信号进行处理,并且用积分差值法进行提取所需的焊缝偏差信息。通过实际的焊缝跟踪试验,结果表明该方法可以提高焊缝偏差信息检测的精确度和可靠性。     

基于点云的马鞍形焊缝提取和轨迹生成方法

马鞍形焊缝自动焊接存在焊缝难以识别定位以及焊枪姿态难以规划的问题,为了实现马鞍形焊缝的自动焊接,选取实际装配的管类交叉结构件作为研究对象,提出一种基于点云的马鞍形焊缝识别与规划方法。根据马鞍形焊缝的空间语义特征,提出基于法向量和空间距离的紧耦合约束的方法提取焊缝关键点,之后用三次B样条曲线对关键点进行近似拟合,得到最终的空间焊接曲线。实验表明,提取出的焊缝轨迹与真实轨迹相比,最大误差为068mm,最大均方根误差为029。该方法具有较高的精度和鲁棒性,可满足实际焊接的需求。此方法的实用性不仅局限于马鞍形焊缝,也能处理其他具有曲线变化的焊缝。     

用于管道焊接的双模板匹配视觉定位方法

现有管道焊接的需求量越来越大,对自动焊接提出了更高的要求。为高效实现管道焊缝自动跟踪,本文引入机器视觉方法,设计一个视觉系统采集焊缝坡口图像,提出基于双模板匹配的视觉定位方法对焊缝中心和焊枪摆动中心进行实时定位处理,并根据二者偏差值实现焊接过程中的自动纠偏操作。实验结果表明,即便在弧光干扰下,所提出的双模板匹配方法仍能很好的实现定位处理。在计算复杂度相当,不影响定位实时性的情况下,其匹配精度可由单模板条件下的70%左右提升到90%以上,有效地提升了管道自动焊接的精确度与可靠性。     

基于GMR的三维智能传感器对V型焊缝的检测设计

简述了基于GMR的三维焊缝检测传感器。为解决焊接加工自动化过程中空间焊缝的跟踪检测,将GMR焊枪悬浮高度传感器、焊缝检测传感器以及相应的微处理器有机结合并集成,用于检测跟踪三维焊缝。文章主要介绍对V型焊缝的检测和对信号做出相应的处理。基于这种三维智能传感器的焊缝跟踪系统,能够检测出空间中的V型焊缝并在很大程度上减小了焊缝检测的盲区。实验结果表明：焊缝跟踪精度高并能够检测出空间复杂三维焊缝——V型焊缝,达到设计要求。     

激光视觉传感器的机器人焊缝高精度跟踪系统

以提升焊接机器人焊接精度为目的，设计激光视觉传感器的机器人焊缝高精度跟踪系统。由工业相机和激光传感器、焊接机器人等组成系统硬件架构，获取焊缝激光光源后，将其传输至激光图像传感层。采用激光图像传感器对焊缝激光光源图像进行物理滤波处理，使用工业相机拍摄焊缝激光图像。提取焊缝激光图像特征，依据其特征点位置对焊接机器人进行手眼标定，获取焊接机器人校正向量并将该向量输入到机器人运动控制层内的焊缝跟踪程序内，利用该程序不断修正焊接机器人跟踪行为并向接口电路电机驱动器发送控制跟踪命令，实现机器人焊缝高精度跟踪。实验结果表明：该系统具备良好的启动性能，对焊机机器人手眼标定径向畸变、切向畸变数值均较小，跟踪不同类型焊缝的最低偏差数值仅为0.01 mm,跟踪精度高。     

基于条纹式激光传感器的机器人焊缝跟踪系统研究

提出了基于条纹式激光传感器的机器人焊缝跟踪系统,采用机器人末端安装条纹激光传感器,在焊接过程中实时获取焊缝轮廓数据;利用小波变换模极大值理论对焊缝轮廓数据进行分析,确定焊缝特征点;以特征点为分界点,采用最小二乘法拟合焊缝直线并求取交点,精确确定焊缝轮廓特征点坐标;通过机器人坐标变换实时获得焊缝运动轨迹,从而实现焊缝跟踪。对不同的V型焊缝进行实验验证,并对有无采用最小二乘法精确定位进行对比实验。实验结果表明:只采用小波模极大值理论获得的跟踪误差约为0.514 mm,但轨迹存在较严重的抖动现象;而采用了最小二乘法精确定位特征点后,跟踪误差约为0.304 mm,抖动现象明显减弱,满足自动焊接误差要求在0.5 mm之内的要求。     

基于线阵相机的多特征激光焊接焊缝轨迹识别方法

焊缝跟踪是实现自动化焊接的关键，针对激光焊接下的近无间隙焊缝轨迹，提出了基于线阵相机和特征识别算法的焊缝追踪方法。通过线阵相机获取工件表面图像，使用均值滤波对图像进行降噪处理。通过分析图像的灰度值、图像灰度值变化、图像的灰度值梯度、焊缝区域宽度识别焊缝轨迹，实现了无间隙焊缝的识别和跟踪。通过焊接试验测试得到基于线阵相机的焊缝识别方法误差小于0.05 mm。通过对不同间隙的焊缝进行焊缝追踪试验证明了该方法对于间隙小于0.3 mm的焊缝具有良好的识别效果。     

基于3D激光扫描传感器的焊缝区域跟踪方法设计

一般二维数据传感器在智能焊接领域应用中,跟踪焊缝区域时,焊接枪抖振会导致跟踪误差大的问题,提出基于3D激光扫描传感器的激光焊缝自动跟踪方法,应用3D激光扫描传感器获取到完整的激光焊缝3D位置数据。对采集到的焊缝位置信息展开全局最优解处理,提取激光焊缝的相关特征。对激光焊缝跟踪相关的距离特征进行分类处理:设计模糊跟踪算法,利用基本论域方法建立目标边缘特征模型,调整激光焊缝隶属度参数,实现目标融合特征分类。在激光焊缝特征分类的基础上,利用变论域理论提高焊接跟踪控制准确率和焊缝成形检测效率,完成焊缝区域的控制跟踪,实现无人化焊接。实验结果表明:这种方法在减小跟踪误差中有明显的效果。     

焊枪定位激光检测系统研究

设计了一种实时记录和描绘焊接操作过程中焊枪位置的激光检测系统，它由激光准直系统，ＣＣＤ投影成像系统和焊枪定位系统组成，在铅直方向上，采用阵线ＣＣＤ确定焊枪距焊口的高度；在水平方向上，利用桥式电路确定焊枪在焊接过程中的水平位移，采用了计算机处理技术，实时描绘了焊枪端点移动的轨迹曲线。     

核相关/卡尔曼滤波焊缝路径识别新方法研究

针对线激光视觉传感的焊缝跟踪系统在焊接过程中易受弧光、飞溅等噪声干扰而出现焊缝位置识别精度不高的问题,本研究团队提出了一种基于核相关/卡尔曼滤波算法的焊缝路径识别方法。利用图像处理方法提取焊缝中心区域,在焊接过程中利用核相关滤波(KCF)算法实时定位焊缝中心,根据响应图峰值旁瓣比(PSR)对焊缝目标模板进行自适应更新,以提高模板的抗干扰能力。采用状态扩增法建立带有色观测噪声的焊缝中心位置的卡尔曼滤波模型,对焊缝中心进行最优估计,进一步提高系统在强噪声环境下的焊缝路径识别精度。分别进行对接焊缝和搭接焊缝路径识别试验,试验结果表明:所提算法能在有强烈弧光和飞溅的工况下实现焊缝路径的准确识别,识别误差能分别控制在0.137 mm和0.105 mm以内。     

激光跟踪自动焊接机

实现焊接自动化，关键之一是对焊接接口的自动跟踪。在焊接过程中，随时检测焊枪偏离接口的距离，并给出适当的指令，由执行机构实施对焊枪位置的自动调整,使焊枪始终保持在正确的施焊位置。国内外都非常重视焊接自动跟踪技术的研究。目前，已有机械跟踪、电磁跟踪、光电跟踪、数控跟踪，以及近年来才出现的激光跟踪等自动跟踪技术。     

新型视觉传感系统研制成功

三菱电机公司成功地研制出高精度检测焊接线焊缝坡口形状的电弧焊接用机器人的视觉传感系统。这一系统借助半导体激光器和光位置传感器的组合，能以0.2毫米的分辨率检测出靠近焊枪约20毫米处焊接线的焊缝坡口形状，适用于迄今为止难以进行的0.2~2毫米的薄板焊接。     

基于激光视觉的焊接裂缝自动定位系统设计

焊接裂缝定位工作量大,且定位精度不高,为此设计基于激光视觉的焊接裂缝自动定位系统。激光视觉传感模块中,焊接对象表面接收激光器发射的特定频率激光条纹后,与表面特征调制形成独有的激光条纹,同时,激光图像采集卡将CCD摄像机采集的激光图像信号转换为计算机可识别信号。在此基础上基于Steger算法提取激光条纹中心、采用Hough变换法提取激光条纹中心直线。根据激光条纹位置采用焊缝自动跟踪控制单元计算焊接裂缝偏差、调整焊枪位置,为模糊控制器设置自调节机制,最终基于跟踪状态调整自调节机制的隶属度函数,实现焊接裂缝的精准定位。系统测试结果显示:系统完成焊接定位任务时,时间开销约为PLC焊接裂缝自动定位系统的五分之一,焊接管道裂缝合格率均大于95%,优于对比系统,说明所设计系统具有较高的应用价值。     

图像处理技术在焊缝跟踪中的应用

随着焊接过程自动化和智能化的发展,基于图像处理技术的焊缝位置检测和焊接缺陷检测过程越来越受到国内外学者的重视。文章对焊缝自动跟踪系统中有关图像处理方面的研究现状作了一些介绍,详细分析了图像处理技术在焊缝跟踪过程中的应用,其中包括图像预处理、图像分割、边缘检测和特征点提取等图像处理过程,总结了一些传统和新型的图像处理算法,并讨论了各自的优缺点。     

线结构光视觉传感器二维机器人焊缝跟踪系统

提出了一种基于线结构光视觉传感器示教及纠偏的二维机器人焊缝跟踪方法。利用简单快速的系统标定,视觉传感器分别对焊缝上示教特征点和实际特征点坐标进行测量记录,同时采用模板匹配进行图像处理,测出它们之间的偏差,ABB机器人根据得到的偏差实时调整焊枪位置,从而实现自动跟踪。利用线结构光视觉传感器和ABB机器人设计了实验系统,对所提的方法进行了验证。     

双光束激光双路焊接的跟踪控制技术研究

为了实现对T型接头的双光束激光焊接,采用基于多轴联动数控机床的双光束激光焊接平台和基于视觉传感器的焊缝跟踪控制相结合的方法,进行了理论分析和实验研究.通过建立平台的运动学模型实现了焊缝的轨迹规划,设计了基于比例、积分、微分控制的位置环和高速焊接过程中的跟踪算法来提高控制系统的控制精度等,并且通过焊接试验,验证了所提出的算法.结果表明,该焊接跟踪控制系统能够快速、准确地对焊接过程中的偏差进行动态补偿,很好地完成了对T型接头的双光束焊接.