关系”的示意图图中的焊缝是一种由于能量输人不足而造成熔深未达到技术要求的典型情况常见于焊缝的起弧位置或网电压彦囝、第卷第期宋永伦机器人弧焊过程焊缝熔深质量的在线监测●一囝能量、位置与熔耀三者问的关系不稳、飞溅较大等场合焊缝是一种由于焊枪偏离焊缝位置而造成工件的某一边熔深未达到技术要求的典型情况常见于工件装夹偏差太或工件装配间隙大等场合焊缝是能量输人与焊枪轨迹位置均在正常范围内焊缝熔深达到了技术要求结论本文的工作取得以下结果即使在焊接条件正确设定后仍有众多因素会影响焊接过程并影响焊缝质量通过对焊接电流、电压波形的检测、特征提取、知识化推理和判读可以获得关于焊接过程的质量信息实现了对重要焊接部件质量的“可记录”和“可追溯”性焊缝质量的在线监测有效地克服了传统检测方法上的局部性和局限性并借助于人工智能方法建立焊缝缺陷与焊接质量特征信息之问的对应关系可辩识出焊缝缺陷的类型、位置分析缺陷产生的原因实现对焊接质量的在线评估和信息的反馈本文工作对确保重要焊接产品的生产质量具有重要的技术与
经济意义其成果已应用于“桑塔纳轿车部件机器人焊接熔深质量在线监测”的实际生产中考文献略作者简介束永倍男岁教授博士生导师研究颇城焊接过程质量监控焊接机器人应用牛男岁讲师在读博士研究领域焊接过程质量监控焯接机暑人应用李迪一女岁剐教授研究领域焊接过程质量监柱人工智能应用机器人弧焊过程焊缝熔深质量的在线监测作者宋永伦 叶峰 李迪 欧阳莹 丁秀梁 宦良作者单位宋永伦叶峰李迪华南理工大学广州 欧阳莹丁秀梁宦良上海汇众汽车制造有限公司 1.期刊
论文 周律.陈善本.林涛.陈文杰.ZHOU Lü.CHEN Shan-ben.LIN Tao.CHEN Wen-jie 基于局部视觉的弧焊机器人自主焊缝轨迹规划 -焊接学报2006271 提出了一种基于视觉的弧焊机器人自主焊缝轨迹规划方法.通过使用CCD摄像机不断地获取枪尖前方一小段焊缝的图像.由主控计算机进行图像处理获取枪尖与焊缝间的偏差以及这小段焊缝的走向等信息.根据这些信息控制机器人沿焊缝前进同时定时记录用焊缝偏差值修正后机器人坐标值生成焊缝在机器人基坐标系下的坐标.当机器人沿焊缝走完一遍后主控
计算机控制机器人回到焊缝起点开始沿焊缝焊接.用此方法对低碳钢曲线焊缝和铝合金曲线焊缝进行试验结果表明该方法具有很高的实用价值.2.学位
论文 刘明友 弧焊机器人焊缝视觉信息检测与识别研究 2007 弧焊机器人焊缝跟踪控制是焊接过程需要解决的关键问题也是现代弧焊过程焊接质量自动控制的重要组成部分。
要实现焊缝跟踪控制焊缝检测和识别技术是其中的核心技术。
利用视觉传感器来进行焊缝检测和识别是很有发展前途的技术之一。
系统采用基于结构光视觉传感实验装置CCD 接收从工件上方漫反射的反映不同焊缝坡口形式的条形光通过信号采集和图像处理环节可知条形光变形处的中间位置即焊缝中心线的位置。
弧焊机器人的工作环境对视觉传感器而言是非常恶劣的主要是强烈的弧光、飞溅和烟尘干扰本文研究了图像分割、图像增强、图像滤波及形态学处理方法对焊缝图像的处理效果。
在图像预处理之后要进行进一步的特征分析即提取焊缝特征点焊缝的特征参数提取为焊缝的自动跟踪、弧焊机器人系统焊前的焊缝寻位及为焊接参数的控制等提供所需要的信息。
本文研究了几种比较
常用的焊缝形式对接、搭接、角接、V形坡口、有间隙的V形坡口、U形坡口的特征参数提取算法同时研究了焊缝的自动识别和特征参数提取算法。
采用 Visual C6.0开发了一套基于结构光视觉传感的焊缝实时检测和识别软件系统系统人机界面友好。
3.会议
论文 孔萌.马超.林涛.陈善本 基于被动视觉的弧焊机器人自主焊缝轨迹获取与跟踪方法 2008 提出了一种基于被动视觉的弧焊机器人自主焊缝轨迹获取与跟踪的方法.通过使用CCD摄像机在焊缝前段对焊缝的信息进行实时的获取由主控计算机进行图像处理焊缝边缘信息的提取获得焊缝中心线和钨极枪尖的偏差.根据这些信息控制机器人沿焊缝前进并进行焊接同时修订机器人的轨迹消除焊缝的偏差.使用该方法在不示教的前提下机器人能够自主的获取焊缝的信息完成整个焊接任务.实验结果表明该方法基本满足焊接要求大大的提高了机器人焊接的自主化和智能化水平.4.期刊
论文 闫华.刘极峰.邱胜海.王孜凌.YAN Hua.Liu Ji-Feng.QIU Sheng-hai.WANG Zi-ling 空间焊缝弧焊机器人焊接路径自动规划研究 -
机械设计与制造20058 开发了面向空间焊缝的弧焊机器人焊接路径自动规划系统.该系统以
VB6.0为编程平台能够实现由三维实体模型直接生成机器人焊枪的位姿文件 进一步地输出为机器人语言程序采用 UP6弧焊机器人系统和 S-350 MAG焊接系统实际焊接实验结果验证了该系统的正确性.5.学位
论文 周律 基于视觉伺服的弧焊机器人焊接路径获取方法研究 2007 目前用于工业生产的弧焊机器人主要是示教再现型机器人。
这种机器人在焊接每一种工件前均需要对焊接作业进行示教在小批量生产时示教将占有大量的生产时间。
应用视觉传感器使机器人具备自主获取焊接路径的能力有助于提高机器人的智能化水平具有很高的应用价值。
在已有的基于视觉的焊接路径获取研究中视觉系统大多以开环方式
工作面临着精度低、可靠性差等问题。
为了解决这些问题本文将视觉伺服方法引入到焊接路径获取的研究中来对所涉及的各项技术进行了深入的研究。
在建立机器人焊接路径自主获取试验系统时本文设计了伺服视觉传感装置。
该装置使得摄像机能够在伺服电机的驱动下绕焊枪做可控角度的转动以增加控制摄像机取像位置的灵活性并避免在跟踪切线方向变化较大的焊缝时出现的线缆缠绕问题。
利用该装置还能够实现滤光片和减光片的自动加载和移开功能以满足摄像机在室内光源和弧光两种光源下取像的需要。
采用视觉伺服方法获取焊缝坐标时需要根据对局部焊缝图像实时处理所获得的焊缝信息实现对机器人运动的闭环控制图像处理算法的抗干扰性至关重要。
本文根据焊缝图像的特点提出了两套抗干扰性能很高的焊缝图像处理算法基于区域的算法和基于边缘的算法。
基于区域的焊缝图像处理算法包括中值滤波、准固定像素个数的阈值分割、细化和尺寸滤波等步骤。
根据在跟踪同一条焊缝时各帧图像中的焊缝像素的个数基本不变的特点所采用的准固定像素个数的阈值分割算法可以避免过多或过少地分割焊缝。
采用尺寸滤波去除伪边缘进一步保证了该套算法的抗干扰性能。
基于区域的焊缝图像处理算法运算量小能快速处理出焊缝的中心线。
在与Cannv等边缘检测算法进行分析比较的基础上本文在基于边缘的焊缝图像处理算法中采用SUSAN算法进行边缘检测。
利用焊缝图像中划痕像素的亮度明显高于其它像素的特点在边缘检测前先去除图像中工件上的划痕。
基于边缘的焊缝图像处理算法能处理出焊缝或工件的边缘进而能够获取焊接时焊缝的宽度信息。
细化后的图像中常常存在有用线条上有分支难以提取准确信息而噪音线条由于分支较多难以使用尺寸滤波器滤除的问题。
本文采用了先打断支线条再用尺寸滤波器去除支线条的思路提出了一种打断支线条算法。
该算法的功能为在保持主线条上两个分支连通的基础上打断支线条与主线条之间的连通性。
打断支线条算法的基本原理为采用5×5的邻域运算计算出分叉点处三条分支所在直线之间的夹角即直线夹角组根据其中最小的元素的序号确定支线条的位置并进行打断。
为了更好地设计打断支线条算法本文根据直线夹角组的定义对分支的分布类型进行了分类并讨论了对各种情况的处理措施。
利用在边缘检测后焊缝图像中表示焊缝边缘的线条为水平线条的概率较大等先验知识定制了适合本应用的打断支线条算法。
为了有效地利用图像信息控制机器人持焊枪沿焊缝运动本文首先进行了视觉传感系统的标定。
采用BP神经
网络来拟合焊枪在图像中的位置与传感装置上伺服电机的转角之间的映射解决了在图像中的无法确定焊枪位置的问题。
然后在定义了焊缝的位置偏差和角度偏差的基础上设计了焊缝跟踪控制器该控制器采用了前馈控制和反馈控制相结合的复合控制方法其中反馈控制部分为PD控制器。
针对视觉伺服方法在获取有曲率突变的焊缝的坐标时存在的问题提出了可行的解决方案。
在跟踪焊缝过程中本文通过使用焊缝偏差修正当前焊枪在机器人基坐标系下的坐标和传感装置中伺服电机的角度以更加精确地获取焊缝坐标和规划摄像机的取像位置。
在获取搭接接头的焊接路径时提出了根据获取的焊缝坐标和工艺要求的焊枪角度来自动规划和调整焊枪和摄像机姿态的方法。
根据焊接工艺的特点定义了工具姿态的几何约束包括焊接方向角、焊枪工作角和焊接行进角等三个参数。
在此基础上确定了工具姿态的X-Y-Z固定角描述。
利用微分运动矢量方程计算出从当前工具姿态到达目标工具姿态所需的姿态调整量然后对姿态调整量进行插值计算出用于机器人调整工具姿态的姿态增量。
针对当姿态调整较大时使用微分运动矢量方程计算的结果存在较大误差的
问题给出了解决
方案。
此外本文定义了前倾、后倾、左倾、右倾等概念来描述焊枪的姿态以便能够根据实际工况快速地确定焊枪角度参数的符号。
焊接路径获取试验结果表明采用视觉伺服方法能够自主获取平面内几乎所有形状的对接焊缝和搭接焊缝的坐标坐标的获取精度高于±0.5mm能够直接用于工件的焊接。
同时摄像机取像位置的规划精度高于±5°能够保证焊接时熔池和焊缝图像特征提取的需要。
对于搭接焊缝能够根据焊接工艺要求自动地计算和调整不同焊缝位置处的焊枪姿态同时保证摄像机处于最佳的取像位置。
6.期刊
论文 余锋.熊震宇.张华.贾剑平.Yu Feng.Xiong Zhengyu.Zhang Hua.Jia Jianping 弧焊机器人旋转电弧传感实时焊缝纠偏系统的开发 -南昌航空工业学院学报自然科学版2000144 本
论文研究了以高速旋转传感电弧为传感器的智能弧焊机器人实时焊缝纠偏系统着重讨论了焊缝纠偏系统的硬件组成和软件结构.7.期刊
论文 陈兴云.马旭东.许颖 弧焊机器人工具标定与接触寻找焊缝实现 -工业控制计算机2010232 机器人工具标定就是确定工具坐标系相对于末端坐标系的转换矩阵标定的准确度对机器人后续操作有很大影响.提出了一种工具坐标系标定方法并在昆山一号机器人研发的过程中试验.在标定完成后实现了接触寻找焊缝针对特定的焊接接头使用焊枪末端或侧边触碰工件记录触碰点的坐标通过记录点的坐标值自动确定焊缝的始末端和焊缝的轨迹减少了焊接每个工件均需示教始末端的过程以及示教不准确带来的误差.8.学位
论文 刘晓刚 基于曲面反射弧光的弧焊机器人视觉伺服智能跟踪焊缝关键技术研究 2008 在CO2焊条件下焊缝位置识别是实现智能焊缝跟踪的重要研究课题。
本文针对基于视觉的焊缝跟踪过程存在的主要问题首创性地提出了一种基于弧光反射作为辅助照射光源获得焊缝图像信息引导焊接机器人实施焊接
作业的研究课题。
本文分别从弧光反射作为辅助光源的获取方法、焊缝图像处理算法、焊缝跟踪随动系统的智能控制以及跟踪误差分析等四个方面展开了研究工作。
在弧光反射作为辅助光源获取上运用光学、光电子学理论分析研究了各影响因素提出了一种获取图像质量最优的方法并研究了抛物面、球面和平面投影关系、弧光影响评价函数等问题同时进行了讨论分析。
在焊缝图像处理算法上对获得的照片图像进行图像处理提出了一种基于微移动理论的性能良好的图像处理算法。
在CO2焊中由于各种因素的影响在所拍摄的图像中经常存在着大量的严重干扰。
为此对焊缝图像的可用性等问题进行了研究分析将工业机器人微移动理论应用到构建焊缝图像边缘特征提取方法进行了深入研究并取得突破。
在焊缝跟踪随动
系统的智能控制上首先对IRB1400型工业焊接机器人的运动学问题进行了分析与研究确定了CCD摄像机坐标系、焊钜坐标系与焊接工件坐标系的关系随后对随动跟踪系统从自转角度和随动角度两个方面进行了控制过程的分析和研究并就如何将模糊免疫学思想应用于随动系统跟踪焊缝控制进行了深入研究并进行了有效的仿真实验和实验分析。
本文还进行了焊缝跟踪误差问题的研究首先从摄像头位置误差、焊钜姿态误差等几个方面研究了它们的误差对跟踪焊缝轨迹精度影响揭示了焊钜姿态误差与行走角和工作角的依存规律建立了数学模型并进行了有效的仿真试验。
然后证明了随动系统的自纠误差能力。
实验表明基于反射弧光所获得的图片清晰有效反射光照射区的亮度基本一致系统结构简单焊缝可视性强通过运用机器人微移动理论有效地缩短了图像处理时间模糊免疫算法的应用明显提高了随动系统的快速性在误差分析理论指导下的实验表明当被计算的像素位置距离熔池中心小于80mm时焊缝跟踪精度满足焊接作业的要求。
9.期刊
论文 熊震宇.张华.余锋.贾剑平.潘际銮 Windows环境下的弧焊机器人焊缝纠偏系统的
软件设计 -焊接技术2002311 介绍了在Windows环境下用VC6.0开发的弧焊机器人电弧传感焊缝纠偏系统详细介绍了系统软件的组成、功能及设计过程.实现了焊接参数的实时采集、信号处理及焊接电流波形的显示并成功地用于折线角焊缝的跟踪.10.学位
论文 蔡勇 弧焊机器人焊缝跟踪系统与位移运动学研究 2007 弧焊机器人运动及其焊缝跟踪系统是焊接自动化的热点研究领域之一.本学位
论文对弧焊机器人的焊缝跟踪系统进行了分析对关节机器人运动学位移正、逆问题进行了求解并使用MATLAB平台编制了相应的仿真程序进行了验证.主要研究内容如下:研究了焊缝跟踪系统的图像检测和坐标点提取的方法对基于视觉信息反馈的控制过程进行了描述.随后使用windows环境下的程序设计工具VC6.0开发了一个焊缝提取调试
程序.通过调用跟踪系统内部函数程序可以设定、调整提取特征值坐标所需的参数并实时的观察图像采集显示焊缝的结果. 为了利用焊缝跟踪系统提取的焊缝位置信息来修正末端执行器的轨迹需要求解机器人运动学逆问题并利用求解结果来驱动各关节电机运动.
论文对机器人运动学求解采用前置D-H坐标的分析方法先推导出了机器人的运动学正解随后利用该机器人运动学结构的特点推导出了机器人逆解中位置解再借助Z-Y-Z欧拉角的方法求解了机器人姿态解同时分析了求解过程中的问题.最后使用MATLAB中的图形用户界面GUI的工具设计出交互程序.通过编辑框给定各关节转角求解正解的数值和空间图形.进而利用编辑框给定机器人的末端位姿模拟焊缝跟踪系统得到的焊缝位置坐标通过GUI程序求逆解并显示出机器人跟踪此焊缝动作的一系列位置点并把这些逆解位置点连接成空间曲线来展示弧焊机器人各个关节和末端操作器的模拟运动过程. 本
论文以一套完整的激光视觉焊缝跟踪系统的弧焊机器人为研究对象有关研究方法和结论对结构相似的机器人或空间机构也有着参考意义. 本文链接http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_135136.aspx授权使用威胜集团有限公司cswsdzyxgs授权号876dc81d-a266-48c2-9322-9e3f00981fc5下载时间2010年12月1日
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2013-10-20
