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.     

轮式机器人90°折线角焊缝跟踪运动动力学分析

为了研究路径规划中机器人不同转向中心对90°折线角焊缝跟踪过程的影响,对焊缝跟踪过程进行了分析,建立了轮式移动机器人运动学模型;对轮子接地面进行了受力分析,建立了考虑轮子变形情况下机器人动力学模型;最后对机器人跟踪过程运动、动力学进行了仿真分析和焊接试验研究. 结果表明,机器人转向中心的选取对左、右驱动轮转动角速度以及水平滑块伸缩速度影响较大;转向过程中左、右驱动轮所需驱动力受转向中心影响很小,且大小近似恒定,可视为稳态转向;拐点处实际速度以及速度变化与焊接要求速度有关,与转向中心的选取无关.     

空间折线焊缝实施平焊的路径规划

在科学技术日益发达的今天,焊接技术的自动化程度也越来越高,其中,在进行焊接任务时采用多个机器人来进行协调已成为自动化焊接领域的研究热点。针对一种固定的空间复杂折线型焊缝的焊接任务展开研究,建立了双机器人协调焊接坐标系,在整个焊接过程采用船型焊缝约束,从而保证焊枪与焊缝的相对位置在作业过程中始终保持良好,最终得出机器人在作业过程中的轨迹规划驱动矩阵,并通过机器人关节变化曲线证明了该方法的有效性。     

水下焊缝自动跟踪路径的识别

为满足水下焊缝自动跟踪的需要,设计了一个视觉系统。该系统采用卤钨灯作辅助光源照射焊接电弧前方一定距离处的待焊焊缝．配合复合滤光片进行滤光,能拍摄到较为清晰的焊缝图像。提出了一个基于边缘邻域平均值的算子,用于图像的边缘增强。运用改进的遗传算法计算图像类间方差,求出最佳阈值进行图像边缘分割,能较好地保留图像弱边缘．有效地减少计算时间。对分割后的焊缝图像,提出一种基于待焊焊缝宽度等特征的识别方法,能克服焊接弧光、飞溅、水流、气泡等干扰,识别水下待焊焊缝．准确地获取待焊焊缝中心线．为进一步实现水下焊接的自动化打下了基础。     

集装箱波纹板折线焊缝跟踪的研究

为了实现类似于集装箱波纹板形式的焊缝自动焊接,采用了一种四自由度、可在波纹板折线位置处改变焊枪角度的直线轨道式焊接机器人.设计了空间漫反射激光测距传感器检测波纹板的折弯位置,利用TMS320LF2407A型DSY产生PWM脉冲信号驱动传感器芯片线阵CCD,并采集传感器输出信号,通过串行口传输到上位计算机.通过数字滤波器...     

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。     

基于涡流式焊缝跟踪传感器的角焊缝焊接

介绍了涡流传感器的原理,选用差动式涡流传感器检测偏差信息,通过最小二乘法拟合得到传感器的线性曲线.信号的处理采用硬件滤波加软件滤波方法,采用门限区加比例控制的方法对焊缝进行跟踪.经实验证明,涡流传感器用于焊缝自动跟踪可行,跟踪效果好.     

零件上小于90°角的弯曲

介绍了具有小于90°角(锐角)零件的弯曲方法及卸料方法,通过特殊的模具结构或适当调整零件的弯曲工艺,使零件在成形小于90°角时既可以用单工序模具成形,也可以用级进模成形。从模具结构、模具工作原理以及零件成形工艺上分析了它们各自的成形特点以及适用场合。     

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.     

移动机器人的栅格概率路径图法路径规划

针对PRM算法运行速度慢、难以针对狭窄通道采样的问题,提出一种栅格概率路径图算法。用栅格划分地图,并根据栅格内障碍物面积,划分栅格威胁等级,并依此使用不同采样策略。提出一种采样点落在障碍物内的重采样方法,提升了采样效率,增加了在狭窄通道内的采样。同时,改变连接策略,连接采样点时,不再遍历所有点,只与附近栅格进行连接,减少算法耗时。生成路径后,对路径进行优化与平滑,提升路径质量,使之符合移动机器人运动约束。通过仿真分析得到栅格概率路径图法中栅格缩放系数k选取的依据。仿真结果显示,栅格概率路径图法的运算时间和成功率与经典算法相比均获得提高。     

集气管线带焊缝90°弯头的冲刷腐蚀

对国内某气田集气管线带有焊缝的失效弯头进行了分析,利用Fluent软件模拟了焊缝与90°弯头处流体流型流态,分析了集气管线在该处的冲刷腐蚀机理。结果表明：焊缝和弯头外弧侧内壁处具有较高的漩涡强度,使该处腐蚀产物从金属表面剥离;受近壁面较高湍流强度的流体影响,剥离的腐蚀产物快速向主流体运移,裸露的金属基体继续被腐蚀,最终使焊缝和弯头外弧侧内壁发生严重的冲刷腐蚀。两端具有焊缝的天然气集输管线弯头,在焊缝、外弧侧内壁的冲刷腐蚀速率较高,在无内防护的服役过程中易发生腐蚀穿孔。     

磁控焊缝跟踪传感器非对称纵向磁场下的焊缝识别

针对纵向磁场作用下的电弧难提取焊缝信息的问题,设计一种由3个纵向分布磁感线圈组成的‘山’形分布纵向磁场传感器.利用COMSOL软件模拟非对称纵向磁场作用电弧形态.取焊接过程电弧电压分布对应的磁感应强度作为焊缝识别试验的磁感应强度.用高速摄影仪拍摄非对称纵向磁场作用下的电弧运动轨迹,并与新型传感器设计的电弧运动轨迹进行比较,验证纵向磁场传感器产生非对称纵向磁场的电弧形态变化.结果表明,非对称纵向磁场能控制电弧进行焊缝识别,并能解决窄间隙焊接过程中的咬边和侧壁不融合.该方法为磁控焊缝跟踪传感器在窄间隙焊接的应用开辟了新的方向.     

板料90°角弯曲展开的经验公式

介绍了板料90°角弯曲展开经验公式L=l1+l2-2×t,并从理论上证明其合理性,给出了经验公式的使用建议.     

旋转电弧传感移动机器人前倾后倾时对角焊缝的跟踪

旋转电弧传感的移动焊接机器人对90°折线角焊缝进行跟踪时,焊炬姿态先前倾,过了直角点后姿态为后倾,倾角最大为45°,焊炬倾角的变化将导致传感器对焊缝跟踪产生偏差。通过旋转电弧传感器旋转轨迹在水平面的投影得到了带倾角的旋转电弧传感器高度的几何模型,利用焊炬存在倾角时一个旋转周期内前后半周期高度的对称性,运用最小二乘法分别对旋转电弧焊炬前后半周期的焊接电流进行拟合,得到存在倾角时旋转电弧传感器对角焊缝识别的方法。最后,通过实验验证该方法的正确性和有效性。     

基于优化遗传算法的移动机器人路径规划

针对移动机器人在路径规划过程中,由于传统遗传算法中适应度函数把路径最短作为遗传到下一代主要因素,造成机器人转弯次数过多引起时间浪费问题,提出一种基于改进遗传算法的路径规划方法,通过对适应度函数添加转弯角度控制因子,把路径最短和转弯角度作为路径个体适应度函数值大小的影响因素,并对改进后的适应度函数进行了收敛性分析。最后通过MATLAB进行了仿真分析,结果表明:机器人运动轨迹更加平滑,减少了转弯次数,仿真结果说明该算法具有一定的有效性。     

基于竞选算法的移动机器人路径规划

提出了一种路径规划的新方法,利用链接图法(MAKLINK Graph)建立规划环境模型,将规划分为两个层次:用E.W.Dijkstra算法求链接图的最短路径,得到初始路径点;用竞选算法来调整各个初始路径点,得到最优的或近似最优的移动路径点.分析结果表明该方法是有效的.     

基于跟踪微分器的移动机器人轨迹规划与跟踪控制研究

针对移动机器人的轨迹规划和轨迹跟踪控制问题,提出一种加速度和速度约束情况下,通过贝塞尔曲线拟合参考轨迹,再利用跟踪微分器规划平滑速度的轨迹规划新方法;基于Backstepping方法,建立机器人位姿误差方程并进行控制器的设计,同时分析了控制参数对轨迹跟踪性能的影响;将轨迹规划方法和控制算法结合,并在仿真平台和移动机器人实物平台上进行实验验证。实验结果验证了轨迹规划算法和控制器的可靠性及有效性,相比于未进行速度规划、速度不连续和滑模控制等方法,提出的方法控制平稳且有效减少了位姿误差。     

基于轨迹动态规划的移动机器人焊道自动跟踪

针对大型构件复杂轨迹焊缝自动焊中的移动机器人跟踪控制滞后和焊接轨迹频繁振荡等问题,提出一种基于轨迹动态规划的焊道跟踪方法. 利用结构光传感器检测区域超前于电弧的优势,实时获取焊接区前方焊缝位置特征信息实现对焊道轨迹宏观走向的超前感知,基于焊道等距逼近思想动态规划移动机器人运动轨迹,结合电弧传感技术实时检测焊接偏差信息,通过机器人本体与机载执行机构的协同控制对焊接轨迹进行动态补偿. 结果表明,该方法提高了复杂轨迹焊缝跟踪中焊接速度一致性及焊接轨迹平滑度,改善了焊道弯曲或折角处的焊缝成形质量.     

90°角弯曲件毛坯尺寸的简化计算法

<正> 对于弯曲程度不太大,弯曲半径R<0.5t的弯曲件,由于弯曲过程中变薄不严重及断面畸变较少,弯曲件毛坯展开尺寸的计算,是根据中性层长度等于压弯件弯曲部分的毛坯长度的原则进行的。这里介绍一种新的90°角弯曲件毛坯尺寸的简化计算法。分以下几个问题来加以讨论。