基于机器视觉焊接轨迹搜索算法

传统的焊接机器人一般采用示教再现的方法获取焊接轨迹,为确保这种工作模式能够实施,需要在前工序中采用人工点焊完成工件的定位,这将引起定位误差,使实际轨迹偏离示教轨迹. 针对该问题,提出了基于机器视觉焊接轨迹搜索算法. 基于几何形状的金字塔分层模板匹配技术,计算偏移量和旋转量从而校正示教轨迹. 结果表明,该算法具有较高的精度和效率,能满足机器人自动搜索轨迹对实时响应的要求. 工业应用表明,在实际焊接中,当焊接工件在X轴和Y轴方向有±5.5 mm的偏移量、在XOY平面上有8°的旋转角度时,该算法仍能准确搜索到焊接轨迹.     

基于轨迹编程的示教式焊接机器人控制技术

研究了基于PC 运动控制卡控制模式的焊接机器人控制系统,介绍了系统的体系结构.根据焊接机器人自身特点和焊接工艺要求,提出了基于轨迹编程的示教式编程方法,详细地介绍了轨迹规划过程中所涉及到的空间圆弧插补算法,阐述了示教再现的实现过程.最后运用了模块化编程思想,用C Builder6.0高级语言编写了示教编程软件,并解释了各功能模块的主要作用.该技术增进了机器人编程的可操作性和直观性,从而有利于焊接机器人在实际生产中的应用与推广.     

数控焊接变位机示教再现控制系统

叙述了数控焊接变位机示教再现控制系统的实现过程。利用工业控制计算机和单片机实现了示教盒、操纵杆和计算机键盘等三种示教装置，同时设计了一套包括程序控制指令、轨迹描述指令和I／O通讯指夸的数控焊接变位机控制指令系统。变位机工作时首先通过示教装置完成所有焊接位置的示教并存储各示教点的坐标。然后通过指令系统描述各示教点之问的运动关系和运动顺序，并通过指令控制I/O通讯接口协调变位机与自动焊设备或焊接机器人的配合，从而实现复杂焊件的变位和焊接。     

焊接机器人焊缝视觉跟踪修正系统开发与实验研究

针对示教型机器人在实际焊接中常存在的热变形、工件加工误差和装配误差等因素造成焊缝位置和尺寸变化,导致焊缝和示教轨迹发生偏差等问题,对某型常用焊接机器人的视觉控制器进行了改进,并开发了焊缝视觉跟踪修正系统,将传统的"开环控制"转化为可控的"闭环控制",并通过试验分析,验证了该修正算法的可行性,提高了焊接机器人的焊接精度。     

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。     

可编程焊接机器人示教系统的设计与实现

介绍了一款以ARM系列微处理器STM32为主控制器的焊接机器人示教系统的设计。示教系统是由现代通用的大多数工业机器人系统的两个部分组成:一个是主机控制器,另外是基于机器人可编程语言的上位机。主控制器基于UCOSII操作系统采用多任务处理方式,通过CAN总线与机器人电机驱动器通信,通过TTL串口连接WIFI无线模块与远程上位机通信,上位机可在线编写示教程序,并给主控制器发送命令,主控制器接收并处理命令。示教系统具备示教再现、参数调节、焊接控制、数据存储、界面显示等功能。最后搭建了焊接机器人示教平台进行焊接轨迹仿真和分析,结果表明示教系统性能稳定,焊接轨迹准确,具有良好的示教功能,为嵌入式示教系统远程操作提供一种新的解决方案。     

钢结构全位置焊接机器人的研究与开发

介绍了一组适用于钢结构焊接的GDC型全位置焊接机器人.该焊接机器人具有在线焊缝轨迹示教、在线全位置焊接参数示教、离线焊接参数设置等智能控制手段,可适应不规则焊缝的轨迹跟踪,实现多层多道焊及全位置焊的自动化焊接,并可灵活方便地完成多台焊接机器人的焊接参数设置.GDC-1型焊接机器人已成功应用于"奥运鸟巢工程"现场焊接,可在建筑铜结构焊接工程中推广应用.     

结构光视觉辅助焊接的轨迹识别与控制技术

对激光多点寻位、焊前轨迹拟合、焊缝实时跟踪的3种结构光视觉辅助焊接的轨迹识别与控制技术进行了研究.提出了适用于上述三者的以CNN模型、自适应特征提取算法、先验模型、坐标矩阵转换为核心的焊接轨迹识别流程.提出了分别对应上述三者的焊接轨迹控制模型:示教轨迹修正模型、焊前轨迹拟合模型、焊缝跟踪实时纠偏模型.结果表明,激光多点寻位、焊前轨迹拟合模式焊接时,能够在焊前高效地识别出焊接轨迹曲线,焊接轨迹与焊缝中心线基本重合;焊缝实时跟踪模式焊接时,系统能够实时矫正焊枪的偏差.文中提到的焊接轨迹识别流程与轨迹控制模型足以保证结构光视觉辅助焊接的稳定运行.     

应用于遥控焊接的激光视觉传感辅助遥控示教

提出了用于遥控焊接的激光视觉传感辅助遥控示教技术.克服了基于立体视觉显示遥控示教的缺点,操作者工作强度减轻.通过激光视觉传感提取焊缝特征点作为示教点,提高了识别精度.空间鼠标作为远端焊接机器人的手控器,提高了操作的灵活性.实现了对平面曲线焊缝和复杂空间焊缝的遥控示教.结果表明,此技术可以大大减少操作者的示教时间;示教路径精确;焊接过程自动执行,避免了远程操作的时间延迟影响,对遥控焊接在实际工程的应用有较高的价值.     

一种一体化焊接机器人示教控制器的设计

设计了一种能够实现机器人示教编程、空间运动插补运算求解以及机器人运动控制的焊接机器人嵌入式示教控制器。采用UCOSII实时操作系统进行多任务管理,能够同时驱动四个主轴电机和两个附加轴电机运动,基于em Win图形库设计TFT液晶屏的显示功能,实现人机交互。设计基于逐点比较法的空间插补算法,大大降低系统对硬件的要求。最后通过xyz+R四轴焊接机器人实物仿真和MATLAB软件仿真对示教控制器进行模拟测试。测试结果表明,不管是平面轨迹还是空间轨迹,示教控制器都能在简单的操作下得到良好的再现轨迹,误差在1 mm之内。系统稳定性好,成本合理,利于直角焊接机器人的推广应用。     

Automatic teaching of stereovision-guided welding robot using ant colony optimization algorithm

A binocular stereovision system with a linear laser emitter is developed to detect seam position and its orientation, employing acquired 3-dimensional seam data, the automatic teaching of welding robot is implemented using a controlling strategy based on ant colony optimization(ACO) algorithm, in which the angle increment of robot joint is discretized as the nodes of ACO graph and a corresponding pheromone updating strategy is presented. The experimental results for curvilinear seams and saddle-shaped seams show that the automatic teaching of welding robot can be successfully completed using the ACO-based controlling strategy under the guidance of stereovision, and the welding trajectory generated by the proposed method has higher accuracy and less setting time compared with conventional proportional-integral-differential (PID) controller and fuzzy controller.     

双线激光传感焊枪定位与焊缝走向识别

为实现焊接机器人焊枪定位与焊缝走向识别,提高焊缝跟踪精度,提出了一种交叉式双条纹激光传感方式,建立了该传感方式下双条纹激光间距与焊枪高度关系的理论模型.按图像行上灰度值和的一阶导数提取感兴趣区域(region of interest, ROI)、最大类间方差阈值分割及Canny边界提取等处理后,获得了上下激光条纹中心间距离及坡口中心值,由理论模型计算得焊枪高度,上下坡口中心值获得焊缝精确偏差与焊缝轨迹走向.结果表明,建立的理论模型正确,该方法可快速实现焊枪准确定位,识别焊缝轨迹走向,减小导前误差,提高偏差识别精度和焊接机器人智能化程度.     

基于空间变换原理的直线摆焊算法

文中提出了一种基于空间变换原理的直线摆焊算法. 通过建立摆动基础平面的方式将三维空间摆动问题化简到二维空间中求解,首先通过部分示教参数求出摆动基础平面中的基础摆动点,然后利用示教参数求解摆动平面与摆动基础平面的坐标变换矩阵. 通过坐标变换矩阵将摆动基础平面中的基础摆动点映射到摆动平面,得到最终的摆焊轨迹. 结果表明,算法具有输入参数多,轨迹运算速度快,程序编写简单等特点,是一种具有实用价值的直线摆焊算法.     

几种常见合金的激光扫描焊接特性及研究现状

激光扫描焊接是一种高效的新型激光焊接技术,具有独特的激光束定位方式、扫描范围广、灵活性高、工作距离长等优点,相比于传统激光焊接,其多点焊接的特性能在很大程度上提升焊接效率.概述了激光扫描焊接技术的工作原理和分类,重点阐述铝合金、镁合金、钛合金、铜及铜合金、铝-钢异质合金几种常用合金的激光扫描焊接特性及研究现状.扫描激光...     

光束摆动法减小激光焊接气孔倾向

针对激光深熔焊过程中易出现的气孔问题,作者提出光束摆动激光焊接减小气孔倾向的工艺。利用3kW快轴流CO2激光器分别对激光焊接过程中可能出现的氮气孔和氩气孔进行了试验研究。结果表明,光束摆动激光焊接对氮气孔有显著的消除效果,随着摆动频率的增加,气孔急剧减少,并且在摆动幅度仅为0．5mm的情况下,就可以起到消除气孔的效果;光束摆动激光焊接对于抑制氩气孔也有一定作用,摆动频率越大,摆动幅度越大,对熔池的搅拌越大,越有利于气泡的逸出,焊缝中氩气孔越少。     

基于激光视觉的机器人中厚板焊接规划

针对中厚板机器人自动焊接出现的易形变、定位误差大等问题,基于激光视觉的机器人中厚板焊接规划系统,提出了一种不同角度自适应的多层多道焊接规划方法.以PLC作为中继,在接收机器人位置信息等信号后,计算机获取激光传感器采集的点位信息,并按照预定算法进行系列规划处理,进而控制机器人完成空间位置及姿态调整,实现中厚板自动焊接.以...     

SUS301L不锈钢非熔透型激光搭接焊的疲劳特性分析

通过对轨道客车试验用不锈钢熔透型和非熔透型激光焊接头及电阻点焊接头不同的拉力和疲劳对比试验,疲劳试验采用阶梯法和成组法,并进行初步断裂力学和微观分析.结果表明,不锈钢车体非熔透型激光焊具有较熔透型激光焊和电阻点焊更高的疲劳强度,同时在相同激光焊接参数下,改变非熔透型激光焊工艺中非熔透板厚度,能直接影响其工艺的剪切拉伸强度和疲劳强度,加厚非熔透板,疲劳强度提高,剪切拉伸强度降低.     

棱形管与法兰角焊缝图像处理及特征提取

由于棱形管与法兰角焊缝的位置多变,且实际生产中棱形管端面加工精度不高,自动化焊接程度低,文中搭建了一套棱形管与法兰环焊缝的自动化焊接系统,对于提高棱形管与法兰焊接的自动化程度有较大的应用价值。该系统通过CMOS相机和单条纹激光组成激光视觉传感器,获取角焊缝位置和间隙信息。针对采集的图像及工件特征,设计了适合的图像处理算法,首先采用了灰度变换、均值滤波和形态学处理的方法对图像进行预处理,然后根据对激光条纹图像灰度值分析结果,寻找合适的阈值,并采用极值法提取光条中心点,最后采用霍夫变换拟合直线,提取出角焊缝位置信息,并提出激光条纹端点搜索方法,提取出了角焊缝间隙大小。结果表明,该图像处理方案效果较好,抗干扰能力较强,可以准确的提取出焊缝中心位置和间隙大小,满足焊接机器人对焊缝跟踪的要求以实现自动化焊接。 创新点： (1)设计出适用于棱形管与法兰角焊缝的自动化焊接系统。 (2)设计了适用于该系统的焊缝中心位置提取算法。 (3)设计了角焊缝间隙提取算法。