基于机器视觉焊缝跟踪系统的研究

发布时间：2020-05-04 23:35

【摘要】：由于传统的人工焊接存在着生产效率低、环境恶劣等问题,为了解决此类问题可以利用焊接自动化设备代替工人进行焊接。焊缝自动跟踪技术是实现焊接自动化的基础和关键。焊接传感技术又是实现焊缝自动跟踪的前提条件,与超声波、电弧等传感技术相比,结构光视觉传感凭着获取的信息量大、灵敏度和测量精度高、抗强电场和强磁场的干扰能力强、适用于不同形式焊缝等强大的优势,成为了焊缝跟踪研究者研究的热点对象。焊缝自动跟踪对实现焊接自动化具有关键性的作用,本文着力对自动焊缝跟踪技术进行了研究,并结合焊缝跟踪系统的工作原理,以常见的焊接结构作为对象,分析了不同传感器在实际应用中的优缺点,综合考虑了视觉传感器应用的技术难点和发展现状,最终将整个系统分为了三个部分:视觉系统、运动控制系统、行走机构。其中,视觉系统采用了结构光法,使相机与线激光器封装在一起;运动控制系统主要含有图像采集卡、运动控制卡、工控机以及焊缝跟踪的专业软件等;行走机构由伺服系统和传动机构组成。将焊接件放置在平台上,视觉传感器中的线激光器照射在焊接件上,在焊接件表面形成一条线激光,同时视觉传感器中的相机获取带有激光线条的焊缝图像,并将图像传给工控机,工控机利用已经编写好的焊缝跟踪专业软件对该图像进行图像滤波、图像二值化、轮廓提取、中心线提取、中心点的定位,得到焊缝中心点的坐标位置后再与当前焊枪的位置进行比对求出偏差量,再通过设计好的模糊控制算法将偏差量换算成驱动伺服系统的脉冲数量,脉冲数量转换为控制信号传给作为执行机构的伺服系统,伺服系统根据控制信息完成对焊枪的位置调整,最终实现焊缝实时跟踪的效果。本系统搭建完成后,做了两次实验。实验一是焊缝跟踪实验,用点激光代替焊枪,并在焊接件上对需要焊接的点做了标记,完成模拟焊接实验,记录实验数据,实验结果表明,系统的精度和稳定性满足设计要求,可以进行真正的焊接实验;实验二在前一个实验的基础上,将点激光换成焊枪进行真正的焊接实验,实验结果表明,在真正的焊接过程中系统也能清晰的识别焊缝并完成自动跟踪。
【图文】：

图 1.1 智能焊缝实时跟踪系列 图 1.2 智能焊缝离线寻位系 1.3 所示是德国的 Scansonic 公司研发的焊缝跟踪定位系强的抗干扰能力和自适应能力被广泛的应用于制造业中。合金等材料对与它都比较容易焊接，该系统可以应用于弧等离子焊接中。图 1.3 Scansonic 公司的 TH6D 系统

图 1.1 智能焊缝实时跟踪系列 图 1.2 智能焊缝离线寻位系 1.3 所示是德国的 Scansonic 公司研发的焊缝跟踪定位系强的抗干扰能力和自适应能力被广泛的应用于制造业中。合金等材料对与它都比较容易焊接，该系统可以应用于弧等离子焊接中。图 1.3 Scansonic 公司的 TH6D 系统
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.41;TG441.7

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本文编号：2649154