采用微型排水罩的药H焊丝水下焊接焊缝自动跟踪系统

针对水下焊接图像噪声大、清晰度差的特殊情况,设计并研制成功一套药芯焊丝水下焊接的视觉传感焊缝自动跟踪系统.该系统由视觉传感、图像预处理及偏差识别系统,控制系统和执行机构等组成.采用小波多尺度变换进行水下焊缝图像边缘提取,结果保留大多数的细节,得到有利于焊缝位置特征提取的预处理图像,在一种基于二值图像的焊缝中心位置识别算法计算后,得出焊缝偏差.在理论分析视觉传感焊缝自动跟踪系统模型的基础上,设计满足跟踪精度要求的规则自调整模糊算法.对影响跟踪系统精度的因素进行分析,并采用相应的措施以提高系统的精度.通过药芯焊丝湿法水下焊接焊缝自动跟踪试验表明,采用规则自调整模糊控制能够达到较高的焊缝跟踪精度.在斜线、折线和曲线三种不同形状待焊焊缝的跟踪试验中,系统都能满足药芯焊丝水下自动焊接的要求.经过改进微型排水罩,进行微型排水罩局部干法药芯焊丝水下焊接焊缝跟踪试验,采用规则自调整模糊控制,不仅得到满意的焊缝跟踪效果,还改善焊缝成形质量.     

电弧传感技术在焊缝跟踪中的应用

正焊缝跟踪的实质就是使焊接电弧对准焊接位置从而保证焊接接头成形和焊接质量,它通过传感器检测电弧偏离焊缝的信息,并经自动控制系统调节电弧与焊缝的相对位置,使偏离减小,直到消失。因此一套结构简单、工作可靠、灵敏度高的焊缝跟踪传感器,对于高度自动化的焊接机器人至关重要。     

焊缝跟踪的激光视觉传感器图像处理研究

焊接自动化及智能化已成为焊接业的发展趋势,焊缝跟踪技术是实现焊接自动化的关键。文中依据传统弧焊机器人系统的基础上,首先通过激光视觉传感器采集工件上激光线的成像信息,经过控制系统模数转换后,以灰度矩阵的形式存入计算机存储器得到数字图像,然后对这些数字图像运用滤波去噪、图像分割、边缘检测特征点提取等一系列图像处理技术,得到焊缝中心特征点像素坐标,最后经过像素坐标与位置坐标变换得到焊缝中心坐标,控制系统根据数学模型成像原理得到焊缝中心位置与电弧的偏差进行实时纠偏,最终实现焊缝位置检测与焊缝跟踪。     

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。     

弧焊机器人视觉传感方法的研究

视觉功能是新一代弧焊机器人的重要特点。直接观察电弧近区对于以摄象机为视觉传感装置的系统来说明困难大。因为观察焊缝金属时,强烈的电弧成为很大的干扰源,这一点在常规的视觉系统中没遇到的。由辐射理论出发,提出采用红外成象的方法,可以实现TIG焊接时的直接视觉观察,较好地避免了电弧光的干扰。同时还研究了支持这种方法的专用实时图象处理微计算机系统和相应的应用算法。完成了焊接跟踪视觉传感控制。为今后发展具有视觉功能的弧焊机器人及焊接过程的视觉控制提供一条新途径。     

基于图像处理的焊缝实时跟踪技术研究

为了提高焊接产品质量及生产效率,改善工人恶劣的劳动条件,运用视觉传感器采集焊缝图像,实时传送至计算机中进行图像处理。提出了焊缝实时跟踪系统的原理,设计了合理的焊接机构。选用ABB IRB1410弧焊机器人,用RobotStudio软件建立了机器人焊接工作站。通过灰度线性拉伸法处理图像后,焊缝轮廓清晰,对比度明显提高。利用图像骨架法准确提取到焊缝中心线,设计了焊缝实时处理系统,可以快速地处理图像。在机器人焊接时,控制焊枪始终与焊缝中心对齐,即可以实现焊缝实时跟踪焊接。实验结果表明,得到的图像处理流程可靠,方法准确且适应性强,设计的焊缝实时跟踪系统应用广泛。     

旋转电弧传感器的研制

介绍了电弧传感的基本原理及旋转电弧传感器用于焊接接头跟踪的工作原理。针对焊缝跟踪对传感器的要求，研制了一种适用于焊接机器人的轻便、紧凑、高速旋转的电弧传感器。详细介绍了高速旋转电弧传感器的旋转驱动电路、位置检测电路以及焊接电流采样电路。实验证明所设计的电路抗干扰能力强，旋转速度稳定，测位脉冲可靠，焊接电流的采集线性度好。该电弧传感器已在焊接机器人焊缝跟踪控制系统中得到成功应用。     

狭小空间不连续折线焊缝识别移动机器人跟踪系统

以自主移动焊接机器人为平台,主要解决船舶制造中船舱底部狭小空间的不连续折线焊缝识别跟踪焊接问题。介绍了移动机器人的硬件结构和工作原理,采用旋转电弧和激光视觉双传感方式,对采集到的电流和图像信号进行处理,分别用于焊缝跟踪和流水孔特征识别。对机器人折线运动进行了分析,对十字滑块和机器人本体的运动进行了规划,通过规划和实时控制相结合的方式进行焊缝跟踪。在开发的硬件平台上,结合VC编程实现信号的采集、处理及控制,经试验和生产现场试用,结果表明,该系统便携灵活适用于狭小空间不连续折线焊缝作业,识别和跟踪效果良好。     

狭小空间直角角焊缝移动焊接机器人系统研制

针对大型结构件中狭小空间角焊缝焊接,提出了一种基于旋转电弧传感的新型移动焊接机器人系统。系统包括轮式移动本体、二维运动平台、旋转电弧传感器和超声传感器;系统采用二级跟踪策略——机器人本体粗跟踪和二维运动平台精确跟踪,采用旋转电弧传感器作为焊缝跟踪传感器,采用超声传感器作为避障传感器;建立了运动学模型,设计了参数自调整模糊控制器。实验表明该机器人系统能实现小空间中大折角角焊缝的自动焊接。     

基于LabVIEW的窄坡口管道焊接电弧传感测控系统

针对窄坡口管道焊接电弧跟踪的技术需求，搭建了基于高速摆动的多轴运动控制和电弧传感测控系统。基于LabVIEW的软件开发平台，开发了信号采集、滤波、偏差提取、多轴运动焊缝跟踪、起/停弧控制及人机交互程序。完成了基于CANopen协议的多轴运动控制程序开发。进行了平焊位置窄坡口短路过渡焊缝跟踪试验。试验结果表明：该测控系统可实现电流信号采集、滤波处理及偏差提取。偏差提取程序和死区PID控制策略可行有效，实现了焊缝跟踪，平焊位置最大跟踪误差为15.04%,跟踪精度为±(0.12～0.15)mm。验证了电弧跟踪测控系统各程序功能和跟踪算法的有效性。基于LabVIEW的电弧传感测控系统，编程量小，程序结构简单，能够满足窄坡口焊缝跟踪功能的理论分析和快速开发要求。     

一种用于球罐焊接机器人焊缝实时跟踪的线阵CCD传感器

根据球罐焊接机器人焊缝跟踪的要求和特点,设计了一种基于线阵CCD的视觉传感器。传感器所用线阵CCD的分辨率高,光电处理系统均由硬件实现。传感器与焊接机器人组成的焊缝跟踪系统焊缝偏差检测精度好、实时性好,并且可以避免焊接时弧光的干扰,能够满足球罐制造时多层多道焊接焊缝跟踪的工艺要求。     

基于电弧传感器的焊缝自动跟踪系统的研究

研制电弧传感器的焊缝自动跟踪系统 ,采用具有先进性能的开关型MIG MAG脉冲焊接电源 ,将电流和电压信号同时用作传感信号 ,通过电弧的扫描 ,既实现了焊接过程的自动跟踪 ,又解决了打底焊道的熔透问题 ,大大提高了产品焊接质量。     

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。     

The acquisition and processing of real-time information for height tracking of robotic GTAW process by arc sensor

Aiming at the deficiencies of the vision technology that canot be used in the height tracking of the 3D weld seam during teaching-playback robot gas tungsten argon welding (GTAW) process, this paper designed a set of arc sensor system for height tracking of weld seam, which can effectively acquire arc voltage signals. The characteristic values of arc voltage signals are extracted and a linear relational model between arc voltage and arc length was established by using appropriate denoising algorithm. The experimental results demonstrate that the error between the arc length calculated by linear model and the real arc length was very small, which is accurate enough to meet the requirements of the follow-up height tracking and controlling during the welding robot GTAW process.     

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。     

Development of Adaptive Fill Control for Multitorch Multipass Submerged Arc Welding

A significant portion of the total manufacturing time for a pipe fabrication process is spent on the welding following the primary machining and fit-up processes. To achieve a reliable weld bead appearance, automatic seam tracking and adaptive control to fill the groove are urgently required. For seam tracking in the welding processes, vision sensors have been successfully applied. However, the adaptive filling control for a multitorch system for the appropriate welded area has not yet been implemented in the area of submerged arc welding (SAW). This paper describes several advances in sensor and process control techniques for applications in SAW which combine to give a fully automatic system capable of controlling and adapting the overall welding process. This technology has been used in longitudinal and spiral pipe mills and in pressure vessel production.     

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。     

Seam Tracking Technology for Hyperbaric Underwater Welding

Automatic weld seam tracking technology to be used in hyperbaric underwater damaged pipeline repair welding is much more important, because of poor bevel preparation and severe working condition. A weld seam tracking system based on digital signal processing(DSP) passive light weld image processing technology has been established. A convenient charge coupled device(CCD) camera system was used in the high pressure environment with the help of an aperture and focus altering mechanism to guarantee overall image visibility in the scope of pressure below 0.7 MPa. The system can be used in the hyperbaric environment to pick up the real welding image of both the welding arc and the welding pool. The newly developed DSP technology was adopted to achieve the goal of system real time characteristics. An effective weld groove edge recognition technique including narrow interesting window opening, middle value wave filtering, Sobel operator weld edge detecting and edge searching in a defined narrow area was proposed to remove the guide error and system accuracy was ensured. The results of tracking simulation and real tracking application with arc striking have proved the validity and the accuracy of the mentioned system and the image processing method.     

基于旋转电弧传感的弧焊机器人焊缝跟踪系统

研制了一套基于旋转电弧传感的弧焊机器人空间曲线焊缝智能跟踪控制系统。介绍了系统的硬件构成、软件设计及模糊控制方法。研究了不同焊接位置时，焊接熔池金属对坡口的影响作用，提出采用补偿因子加权处理方法，可有效提高平焊、横焊位置焊缝偏差的识别能力。针对立焊位置的脉冲焊接方法，采用形态滤波技术，通过提取脉冲焊接电流的上包络线，利用一次谐波法准确地对立焊焊缝进行了识别。试验结果表明，该焊缝跟踪控制系统对平焊、横焊及立焊位置的曲线焊缝跟踪效果良好，达到焊接工艺要求。