弧焊机器人结构光视觉传感焊缝跟踪

建立了弧焊机器人视觉传感焊缝跟踪系统,重点研究了跟踪路径提取算法和焊缝跟踪的实现策略。采用传感器引导机器人运动的控制方式,为克服前视距离的影响,提取的焊缝跟踪点信息在跟踪过程中不是立刻被使用的,而是存储在循环队列结构中,要等到焊枪到达该点附近时才能用到。计算出的机器人驱动向量使焊枪向焊缝的中心点方向调整,并按照给定的步长运动,使其始终沿焊缝方向向前运动,实现沿焊缝的自主跟踪。结果表明,通过对焊枪位置及绕焊枪旋转角度的调节,实现了S形曲线焊缝的实际跟踪,跟踪过程平稳、精确。     

激光焊缝跟踪系统在汽车薄板机器人GTAW中的应用

根据不锈钢薄板卷边对接焊缝的特点,设计了一种具有可靠性高、能够在工业现场长期应用的机器人GTAW焊接跟踪系统.系统采用激光传感器进行初始焊位识别及焊缝跟踪,有效地调节焊枪位置的变化,使焊枪始终沿着焊缝中心前进,从而大大提高了焊接质量.试验结果表明,所设计的机器人焊缝跟踪系统能够满足焊缝跟踪的精度要求,具有实际应用价值.     

基于视觉传感器的焊缝图像识别与跟踪控制技术研究

针对传统"示教法"机器人焊接效率低、精度不高的问题,基于视觉传感技术对焊缝图像识别与跟踪技术进行研究。利用中值滤波和阈值分割的方法对图像进行预处理,并采用动态ROI提取与最小二乘法相结合的方法提取焊缝特征点,以解决弧光、飞溅等因素对图像的影响。同时,设计了激光焊缝跟踪系统,并将焊枪姿态作为指标对对焊缝的跟踪效果进行了实验分析。研究结果表明:所设计的视觉传感系统可有效提取焊接图像特征,识别精度高。焊缝跟踪系统可实时校正焊枪位置,焊枪高度误差始终保持在0. 2 mm以内,焊缝角度识别误差不超过0. 4°,说明该系统抗干扰能力强,焊接精度高,实时性好。     

接触式自动焊缝跟踪传感器的研究

设计了一种接触式自动焊缝跟踪传感器。该传感器通过摆动将焊缝位置采集出来。通过计算进行信号分析来判断焊枪是否偏离焊缝位置，以便及时纠正焊枪位置，来保证焊接质量。     

基于视觉传感的焊缝跟踪控制系统

研究一种智能型焊缝跟踪控制系统,采用视觉传感器ＣＣＤ检测弧焊区,并通过图像处理准确识别焊缝位置,同时设计一个参数自调整模糊控制器对焊枪运动进行控制,有效地提高了焊缝跟踪精度。     

基于激光视觉的焊缝特征信息检测技术研究

对于基于激光视觉的焊缝自动跟踪及参数自适应控制系统,从焊缝激光条纹中实时、快速、精确地检测焊缝几何特征信息是前提.文中利用模块化开发工具包(MDK,modular development kit)构建的焊缝特征检测系统,实现了对焊缝特征信息,如焊枪跟踪点位置和焊缝几何特征等的快速精确提取.文中主要从系统构成、工作原理、软件实现等几个方面进行了详细阐述,并通过实际的检测,验证了系统的精确性和稳定性.试验结果表明,系统具有较高的精度和稳定性,能够满足焊缝跟踪及参数自适应控制对焊缝特征信息检测的要求.     

高强钢薄钢板焊缝高精度视觉跟踪控制

针对薄钢板焊缝焊接机器人,提出一类高精度、柔性的视觉跟踪控制方法,以实现窄焊缝的在线实时感知和视觉控制。提出了一种抗干扰能力强的焊缝图像处理方案,实现窄焊缝特征的可靠提取和通信传输。提出了一种基于图像的闭环视觉控制方法,开发了视觉控制器及其执行系统,实现了焊接机器人焊缝轨迹的实时高精度跟踪。实验结果表明,该视觉控制方法对弧光、烟雾、飞溅和外界照明变化具有很强的鲁棒性,可以精确地识别出焊缝特征坐标,快速地实现焊枪对焊缝的跟踪,达到了期望的控制精度和焊接质量,结果令人满意。     

触觉式机器人焊缝跟踪方法

对机器人在焊缝自动跟踪方面进行了研究，介绍了机器人触觉的力传感器结构和使用方法。对力信号进行解耦及信号解算，有效地消除了机器人在工作过程中振动，抖动对力信号的污染，使机器人有能力自动识别，跟踪焊缝及焊枪位置修正，从而保证焊接质量。     

弧焊机器人焊缝图像处理及识别方法的研究

针对电荷耦合器(CCD)所获取焊缝图像的特点,研究了相应的图像处理方法,有效地消除了焊接过程中的飞溅和弧光对焊缝图像的干扰.通过识别激光带在焊接坡口处的变形,准确识别出图像中焊缝中心位置并计算出焊枪的偏差.采用多线程技术编写了应用程序,充分利用计算机系统资源,大大提高了图像采集、处理和存储的速度.识别算法对每幅图像的平均运算时间为16 ms,识别精度达到±0.2ms.试验证明:图像处理的过程和焊缝中心识别的方法是有效的,该系统满足焊缝跟踪控制的实时性要求.     

基于人机工程的主从机器人遥控焊接焊缝跟踪误差分析

主从机器人遥控焊接要求具有较高的运动轨迹跟踪精度和足够的焊接速度,但是当操作者手动操作主机器人控制从机器人末端焊枪跟踪焊缝时,焊缝跟踪精度不能满足焊接要求的原因至今未知.文中开发了一套由主端控制器、从机器人、工控机和激光传感器组成的主从机器人遥控焊接系统.从人机工程的角度分析了操作者手动操作主机器人控制从机器人末端焊枪跟踪直线焊缝时,影响焊缝跟踪精度的因素.结果表明,操作者的反应时间越长,焊缝跟踪精度越低,并且为了保证焊接过程的稳定性和焊接质量,焊接速度应该由机器人控制.     

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.     

焊缝自适应跟踪控制系统设计

为提高焊接质量,以焊缝跟踪为研究对象,基于视觉检测设计了一种焊缝自动跟踪系统。论述了焊缝偏差补偿流程;基于模糊控制提出了一种焊枪位置纠偏算法;为进一步提高焊缝跟踪精度,在模糊控制器中加入了自调节模块,其隶属度函数可以根据跟踪状态进行自适应调整,并进行了焊缝跟踪试验。试验结果表明,基于激光视觉检测的焊缝跟踪误差可控制在0. 5 mm之内,其在精密焊接领域具有较大应用前景。     

电容电感复合桥式焊缝跟踪传感器

针对平板对接焊的错边问题,提出了一种组合电容和电感复合桥式焊缝自动跟踪方法,并设计了传感器的结构.这种复合桥式焊缝跟踪传感器利用电容对极板间距变化的灵敏检测和电感对边缘变化的灵敏检测,可以确定焊枪横向和纵向的位置关系.具有非接触、灵敏度高、抗干扰能力强、响应速度快、工作可靠的特点,并能在一定程度上克服平板对接焊的错边问题.最后,自行搭建了简单的平台进行了焊缝跟踪试验,效果良好,为焊缝自动跟踪技术提供了新的方法.     

基于焊枪倾角信息融合的弯曲焊缝轨迹跟踪

文中介绍了以轮式移动机器人为被控对象,以旋转电弧作为传感器,根据傅里叶变换后的一次谐波分量对焊枪偏差和倾角进行检测,同时根据焊枪的移动状态判断焊枪与焊缝切向之间的夹角.基于T-S模糊逻辑系统对旋转电弧传感器采集的焊枪倾角和焊枪与焊缝切向之间的夹角进行融合.以焊枪偏差和融合后的焊枪倾角作为输入,以机器人左右车轮和水平滑块的运动作为输出,构成双输入多输出控制系统.基于模糊控制理论设计控制器,实现焊缝跟踪的同时对焊枪倾角进行调整,并通过实际焊接试验验证了控制器的跟踪效果.     

新型接触式窄间隙焊缝跟踪传感器的设计

设计了一种接触式窄间隙焊缝跟踪传感器,克服了非接触式传感器易受干扰的缺点。通过可调节角度的双接触式探针与位移传感器,将偏差量转化成可检测的模拟电压量,为纠正焊枪相对焊缝的偏移提供依据,保证焊接质量。     

塔吊臂架角钢外角接焊缝跟踪系统

为实现塔吊臂架角钢外角接接缝的自动化焊接,设计了一套具有可靠性高、能够在工业现场长期应用的激光视觉焊缝跟踪系统.介绍了系统的组成和工作原理.根据外角接接头几何特点,设计了一套专门图像处理算法,能够快速准确可靠地提取焊缝特征和中心位置,并对焊缝中心检测结果进行数字滤波,以提高抗干扰性.在焊枪纠偏控制中,针对检测传感器前置的特点,水平方向的焊缝跟踪采用一种基于实时焊缝斜率的跟踪算法,并运用PD算法进行焊枪调整;针对高度方向上的焊缝跟踪特点,采用带智能积分的模糊控制器进行焊枪调整.经现场试用表明,该系统运行稳定,能够满足焊接精度要求,具有较高的实用价值.     

基于焊枪轮廓特征提取的焊接偏差测定方法

在熔化极气体保护焊(gas metal welding, GMAW)焊接过程中,由于弧光干扰严重,视觉系统难以同时准确提取焊缝和焊丝尖端,从而影响焊缝跟踪的精度.针对这个问题,提出一种定位焊枪中心来替代定位焊丝尖端的焊接偏差测定方法,并对该方法进行了可行性论证.首先,在增强熔池图像中的焊缝、焊枪边缘轮廓信息后,设置矩形窗获得边缘采样点.然后,使用聚类算法筛选出正确的边缘采样点,根据采样点利用最小二乘法拟合出焊缝直线和焊枪椭圆方程.最后,计算当前图像焊枪中心与焊缝直线的距离,与基准图像中的对应距离进行比较,测定出焊枪位置偏差量和焊枪摆幅偏差量.实际验证结果表明,焊枪中心与焊丝尖端的替代误差在0.2 mm以内,满足跟踪精度要求,具有较强的工程实际意义.     

一种用于焊缝跟踪的电容式传感器

在研究传感器与工件之间距离变化感应出电流、电压的变化规律以及信号采集与处理方法的基础上,提出了一种用于焊缝跟踪系统的新型电极结构的单片式电容传感器,并研制出一种焊缝跟踪系统.在考虑温度影响的前提下,跟踪系统采用差动式测量方法实时提取出焊枪相对焊缝坡口中心的偏差信息,并通过控制执行机构进行纠偏调节,从而实现焊缝跟踪.结果表明,电容式传感器结构简单,分辨率高,工作可靠,非接触测量,并能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作,可实现复杂轨迹角焊缝的焊缝跟踪,为目前对焊缝跟踪技术的研究提供了新的方向.     

大型构件横焊机器人的研制

针对船舶、储罐等大型构件的焊接,研制了用于大型构件横焊的机器人,该机器人由轮履式爬行小车、精密十字滑块、激光焊缝跟踪系统、控制系统组成.激光焊缝跟踪系统实时检测焊缝偏差,十字滑块快速调节焊枪位置消除偏差,控制系统根据十字滑块的位置变化情况,控制小车运动.     

旋转电弧传感器焊枪偏差信息识别方法

焊枪偏差信息识别是实现焊缝跟踪的必要条件,考虑到焊接电流信号易受外界噪声的干扰,采用软阈值小波滤波方法对旋转电弧传感器采集到的电流信号进行滤波处理,使电流波形得到了明显的改善,提高了电流信号的信噪比.为了更加准确地得到焊枪偏离焊缝的信息,提出了模糊聚类和神经网络焊枪偏差识别算法,并且分别采用左右积分法、特征谐波法、模糊聚类法和神经网络法进行焊枪偏差识别,最后对四种识别方法检测到的偏差进行融合,获得焊枪偏离焊缝的信息.结果表明,该方法可以提高偏差识别的精确度和可靠性.