激光焊缝跟踪系统设计与应用

针对当前小型生产车间难以做到智能化生产问题,设计一套智能焊接系统,使机器人在焊接过程中可以对搭接焊缝、对接焊缝的路线进行精确跟踪。以ABB公司irb1600机器人为载体,实现机器人与传感器的通信,通过校准传感器的视觉以及对算法的设定,使传感器识别到焊缝的特征点,并通过特征点的位置与校准的位置误差反馈给机器人纠偏信号。使用ABB机器人专用的编程指令编写程序,通过上位机实时对传感器的视觉进行监控并做出调整。实验结果表明：此系统针对不同的焊缝均可实现精确跟踪,有效提高焊接质量与效率。     

基于结构光视觉传感器的弧焊机器人视觉检测方法及试验结果分析

针对自动焊接机器人焊缝精确检测的问题,研究了基于结构光视觉传感器的视觉检测方法,对结构光视觉传感器实时采集图像进行理论分析,经过焊缝图像预处理、图像边缘检测和轮廓提取等处理过程,运用最小二乘法对焊缝边缘拟合,通过求平均值的方法提取结构光条纹的中心直线,找到数字图像中焊缝的位置,最后利用机器人手眼标定焊缝的位置,并进行焊缝跟踪。结合试验,验证了该视觉检测方法检测精度较好,能够满足实际的工作要求。     

引水压力钢管现场组焊主从式爬壁机器人设计

为改善作业环境、提升焊接效率,设计研制了一种主从式爬壁焊接机器人系统。主机器人搭载焊枪并跟踪焊缝运动;从机器人负载送丝机等焊接相关设备并承载线缆拖曳力,跟随主机器人运动;主机器人与从机器人合作完成现场组焊作业。主机器人负载相对较低,运动灵活,可快速到达预焊位置并调节焊枪位置;从机器人负载能力较强,吸附稳定。主机器人与从机器人均采用永磁间隙吸附及轮式运动机构。为保证机器人全位置全姿态的焊接作业,通过静力学与动力学分析优化了吸附机构设计。焊接机构采用深度相机视觉跟踪模块,对焊缝坡口的识别精度可达1 mm。在此基础上,设计开发了基于ROS的控制系统,并试制了一套机器人样机,综合试验结果表明,机器人样机的运动性能和坡口识别跟踪精度满足工程应用需求。     

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。     

大型构件水下焊接机器人系统

针对水下焊接环境要求,设计了一种履带式水下焊接机器人系统,该系统由机器人本体机构、激光视觉传感器、控制系统和焊接系统组成. 机器人本体机构由履带式移动平台和焊枪调节机构构成,运动灵活可靠,满足水下焊接焊缝跟踪要求. 完成了视觉传感器部件选型及光路设计,实现水下环境的焊缝自动识别. 设计了基于PLC机器人控制系统和协调控制方法,实现水下环境的焊缝跟踪控制. 同时在水下焊接试验平台完成焊接跟踪试验. 结果表明,机器人运行稳定,焊缝成形较好,焊接质量满足要求.     

船舱流水孔焊接机器人系统设计

在船舶制造过程中,船舱底部存在不连续的流水孔焊缝,现有焊接机器人无法完成流水扎焊缝的白动识别和跟踪焊接。设计开发了一款结构紧凑、质量轻、便于提携的自主移动机器人。介绍了机器人的硬件结构,着重介绍了流水孔焊接机器人激光视觉传感器的设计,验证了该激光视觉传感器的效果。对设计出的焊接机器人进行了试验验证,该机器人能够完成流水孔焊缝的自动识别和跟踪焊接,效果良好。     

焊缝三维信息计算精度分析及试验方法

双目视觉技术模拟人双眼观察世界的功能,在焊接领域可用来模拟焊工对焊件的观察,计算焊缝的三维信息.将两台工业摄像机安装在弧焊机器人末端形成手眼系统是双目视觉在该领域的典型应用.文中建立了视觉误差分析模型,分析了视觉系统配置对视觉计算的影响,被检测焊缝在有效视场内的摆放姿态及其与传感器相互位置对精度的影响,在理论分析的基础上设计试验验证了理论分析的结果.分析并试验验证了机器人精度包括其本身的重复精度和工具中心点标定精度对计算结果的影响.结果表明,机器人重复定位精度对视觉计算的影响标准误差不大于0.3 mm;而当工具中心点标定误差大于1 mm时,需要对机器人进行重新标定.     

用于焊接自动化过程的激光视觉传感器

自动化焊接包括机器人焊接在内,都要求在整个焊接过程中焊枪始终保持在焊缝的正确位置。要做到这一点单靠工装夹具是很难保证的,必须依靠某种实时的跟踪系统。激光视觉跟踪系统为实时焊缝跟踪提供了现代化的解决方案。在此综述了各种焊缝跟踪技术及其优缺点,重点讨论了各种类型激光视觉传感器的原理和设计,并给出了应用实例。     

基于激光传感器的机器人自适应多层多道焊接

针对机器人自动化焊接过程中工件的定位误差、加工误差和激光传感器的安装误差的问题,提出了一种基于线结构视觉激光传感器获取焊缝形状位置信息,并使机器人能够自动调整焊枪位置和姿态来修正误差,同时自适应不同角度焊缝的多层多道路径规划方法。首先进行手眼标定,采用pyqt5在windows系统环境下部署焊接机器人手眼标定软件,把焊道空间点信息从视觉坐标系转换为机器人基坐标系下。然后对工件进行扫描,通过预设定算法完成对实际坐标点的预处理计算,并自适应调节工具坐标系的位姿弥补偏差;最后根据处理得到的焊缝坡口的特征参数和焊接工艺要求,规划多层多道焊接的路径完成焊接。对中厚板碳钢单边V形坡口进行试验,结果表明,该方法具有良好的实用性。     

基于三线激光的除锈爬壁机器人焊缝实时辨识方法

为实现船体焊缝除锈自动化,提出了一种基于三线激光的船体除锈爬壁机器人焊缝中心线提取方法。搭载视觉传感器的爬壁机器人在除锈过程中使用三条平行线激光扫描焊件表面并获取实时图像,通过图像卷积、二值化、细化等算法得到激光条纹骨架。利用中值滤波和链码特征排除法去除骨架中的干扰点,对骨架进行分段拟合,提取焊缝特征点并确定焊缝中心线。实验表明:系统可有效检测出焊缝中心的位置,为除锈爬壁机器人的焊缝跟踪奠定基础。     

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。     

焊接机器人轨迹跟踪研究现状

各类传感器和智能控制方法极大促进了机器人在焊缝跟踪中的应用,不仅提高了焊缝跟踪的精度,同时提高了焊接效率和保证了焊接质量。简述了机器人焊缝跟踪系统的结构,详述了焊缝跟踪过程中各类传感器的工作原理及其特点;阐述了图像处理技术在机器人焊缝轨迹跟踪过程中的研究进展,并对图像的预处理、图像分割与边缘检测和特征提取等研究方法进行了分析。最后,总结了智能控制方法在焊缝跟踪中研究进展及不同形状的焊缝跟踪情况。     

基于Linux嵌入式系统的焊缝激光结构光视觉传感系统

焊缝跟踪是自动化焊接的关键。以ARM为开发平台,在嵌入式Linux系统的基础上开发了一套焊缝激光结构光的视觉传感系统,体积小,成本低。经过一台网络交换机将视觉传感器模块、传感器人机交互模块、机器人控制器模块以及机器人手控盒模块进行组网,形成了一个焊缝自动跟踪网络系统,便于设备的扩展和各个模块之间的数据交换和共享。针对焊接中常用的V型坡口,采用简化的hough变换图像处理算法,得到了坡口激光结构光条纹的特征点位置。     

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.     

基于电弧传感和位置前馈的机器人焊缝跟踪算法

关节机器人具有自动化程度高、运动精准等优点,被广泛应用于电弧焊接领域。但是,由于被焊接工件存在加工、装配以及安装定位误差。所以,在焊接质量要求较高、且被焊接工件一致性不好的情况下需要配套焊缝跟踪系统方能实现高质量的焊接作业。电弧传感作为焊缝跟踪的传感方式具有系统结构简单、传感位置与焊接位置重合等优点,但也具有信噪比小、精度差、跟踪参数调整困难等缺点。本研究利用电弧传感的优点,结合机器人焊接对焊缝形状位置的预知特性,利用电弧传感作为基础偏差传感器,机器人控制器根据电弧传感器测量的偏差信号,对当前焊接点进行调整的同时,还对焊缝曲线的空间方程进行调整,从而实现对焊缝曲线上未焊接点的偏移量进行预判,实现焊缝偏差的前馈调整。     

DIGI—LAS激光焊接头在汽车及航空航天部件焊接中的应用

随着汽车、航空航天等行业激光焊接应用的发展,含有非平行直线或曲线焊缝的剪裁激光拼焊板件快速增长,柔性的机器人激光焊应用也随之增加.但目前的大多数关节式工业机器人尚难以有效地追踪重复性不足的焊缝.集成了激光视觉传感的DIGI-LAS激光焊接头系统特别适合这些机器人或专机的激光焊应用.DIGI-LAS系统配置了2个激光传感器,一个用于焊前搜索、定位焊缝及焊缝跟踪,另一个用于实时检测焊缝,包括焊缝的成形尺寸和探测表面缺陷.此外,DIGI-LAS的激光传感器能够记录机器人追踪焊缝的误差,在焊接时给予补偿,保证了机器人系统可以满足激光焊的精度要求.经过补偿后,在超过6 m/min的焊接速度下,系统追踪曲率半径为50 mm的曲线焊缝的对中误差小于100 μm.检测结果通过数字IO输出到机器人、PLC或外部的质量管理系统.自动的焊接质量检测有助于用户实现6σ的质量控制与管理.     

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。     

管桩端板智能高效机器人焊接系统设计

基于当前管桩端板焊接中存在的问题,设计了一套智能高效的机器人焊接系统。介绍机器人焊接系统的总体构成、上料和焊接系统、控制系统硬件构成和焊缝视觉检测系统。该系统能够实现不同型号工件焊接的自动切换,从上料到焊接完成全过程的高度自动化以及准确检测焊缝位置和宽度的智能化。     

船舱排水孔移动机器人视觉传感器检测系统

在船舶制造中,由于船舱底部存在排水孔,焊接过程出现不连续焊缝,直接影响焊接生产效率。在控制系统已实现角焊缝跟踪的基础上,在焊接机器人本体上设计安装结构光视觉传感器,使其能够检测出排水孔的起点、终点位置,控制系统实现自动引弧、熄弧,进一步提高焊接自动化程度。通过对轮式移动机器人直角焊缝跟踪分析,确定视觉传感器在机器人本体上的安装方案。同时,通过一系列试验确定CCD与激光器的空间标定。最终选择激光器光束垂直照射焊接工件,CCD偏转一定角度接收的方案,并验证了其可行性。     

三维视觉在激光焊接机器人离线编程系统中的应用

建立了一套基于三维视觉的机器人离线编程系统,通过视觉传感器获取焊缝特征点的空间坐标,确定空间焊缝的准确坐标;通过一系列图像处理、坐标转换,最终生成符合机器人编程规范的程序代码,直接用于空间曲线焊缝的焊接。