基于三线结构光视觉的激光拼焊拼缝测量与跟踪控制研究
发布时间：2021-05-19 10:52
激光焊接是一种变形小、高速度、非接触的热加工方式,非常适合大量而连续的生产加工过程。其中,激光拼焊在航空航天、汽车等行业具有广泛的应用,激光拼焊是采用激光能源,将同种或不同种板材进行自动拼合和焊接而形成一块整体板。在机器人激光拼焊过程中,由于存在机器人行走位置误差以及拼缝变形,使得在实际的焊接过程中,焊炬和拼缝之间会出现位置偏差,难以满足激光拼焊的工艺要求,因此,亟需研究激光拼焊拼缝测量方法和拼缝位置偏差跟踪补偿方法,并研制拼缝跟踪系统,有效地保证激光焊接机器人高精度焊接,从而极大的提高焊接效率和焊接质量。本文针对激光拼焊焊缝跟踪中存在的问题,主要开展了基于三线结构光视觉传感的激光拼焊拼缝测量与跟踪系统研究,具体研究工作如下。设计了基于三线结构光的激光拼焊焊缝跟踪系统,包括三线结构光视觉传感器、运动执行机构和控制器。分别针对等厚拼缝和不等厚拼缝,提出了拼缝参数测量方法,实现了拼缝间隙、错配、中心点位置等参数的测量,同时针对曲线拼缝还可以测量其曲线上各点的曲率半径。分别针对直线、曲线和折线拼缝的跟踪控制误差补偿问题,建立了直线、曲线和折线拼缝补偿模型来实现对相应拼缝位置偏差的实时补偿,并...
【文章来源】：沈阳建筑大学辽宁省
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究的背景和意义
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 国内外焊缝跟踪系统研究现状
1.2.2 焊缝参数测量方法研究现状
1.2.3 焊缝位置偏差跟踪补偿方法研究现状
1.2.4 焊缝跟踪控制方法研究现状
1.3 发展趋势
1.4 主要研究内容
第二章 基于三线结构光视觉的焊缝跟踪系统设计
2.1 焊缝跟踪系统总体设计
2.1.1 系统组成
2.1.2 系统工作原理
2.2 三线结构光视觉传感器设计
2.2.1 三线结构光视觉传感器组成
2.2.2 三线结构光视觉传感器测量原理
2.3 运动执行机构设计
2.4 运动控制器设计
2.5 本章小结
第三章 激光拼焊拼缝参数测量
3.1 拼缝参数测量方法
3.1.1 拼缝特征参数
3.1.2 不等厚板的拼缝特征参数测量方法
3.1.3 等厚板的拼缝特征参数测量方法
3.2 特征参数计算
3.3 测量实验
3.4 本章小结
第四章 拼缝跟踪补偿模型和控制方法
4.1 跟踪补偿模型的建立
4.1.1 直线拼缝补偿模型
4.1.2 曲线拼缝补偿模型
4.1.3 折线拼缝补偿模型
4.2 跟踪控制方法研究
4.2.1 运动轨迹规划
4.2.2 跟踪控制方法
4.3 本章小结
第五章 拼缝测量与跟踪实验平台设计与实验验证
5.1 实验平台设计
5.1.1 硬件设计
5.1.2 软件系统设计
5.2 实验验证
5.2.1 拼缝测量实验与分析
5.2.2 跟踪控制仿真实验与分析
5.3 本章小结
第六章 结论和展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
作者简介
作者在攻读硕士学位期间获得的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]三线结构光视觉传感器现场标定方法[J]. 邹媛媛,李鹏飞,左克铸. 红外与激光工程. 2018(06)
[2]三线结构光光条中心的提取方法[J]. 吴芳,茅健,周玉凤,李情. 上海工程技术大学学报. 2018(01)
[3]基于三线结构光的相机平面标定方法研究[J]. 吴芳,茅健,周玉凤,李情. 计算机测量与控制. 2017(07)
[4]基于双边滤波算法下的焊缝跟踪系统研究[J]. 卢斯伟,胡晓兵,文华,张波,杨雄. 机械. 2017(07)
[5]一种紧凑式柔性化焊缝视觉跟踪系统[J]. 毕齐林,蒋晓明,刘晓光,程韬波,朱玉龙. 自动化与信息工程. 2017(02)
[6]视觉传感技术在机器人焊接中的应用[J]. 侯震,许燕玲,黄色吉,杨雪君,韩瑜,陈善本. 上海交通大学学报. 2016(S1)
[7]基于纹理特征的激光拼焊等厚拼缝跟踪点识别方法[J]. 邹媛媛,房灵申. 上海交通大学学报. 2016(S1)
[8]冷轧带钢激光拼焊的焊缝在线检测研究[J]. 盛利民,唐霞辉,彭浩,潘吉兴,裴云,朱海云. 激光技术. 2015(04)
[9]焊缝跟踪控制仿真试验[J]. 莫胜撼,喻宁娜,戴建树. 电焊机. 2015(04)
[10]基于CCD传感器的螺旋焊管焊缝自动跟踪系统[J]. 杨乐,王惠萌. 焊管. 2014(12)
博士论文
[1]基于视觉及电弧传感技术的机器人GTAW三维焊缝实时跟踪控制技术研究[D]. 许燕玲.上海交通大学 2013
[2]基于视觉伺服的弧焊机器人焊接路径获取方法研究[D]. 周律.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]自主移动机器人空间曲面焊缝的识别与跟踪控制研究[D]. 王涛.湘潭大学 2017
[2]基于视觉的焊缝路径识别与轨迹规划[D]. 李华.山东科技大学 2017
[3]焊接路径的视觉识别与机器人轨迹规划[D]. 林明盛.广东工业大学 2016
[4]基于视觉传感的焊缝自动跟踪系统[D]. 张铮.哈尔滨工业大学 2016
[5]基于三线式结构光测量的关键技术研究[D]. 胡亚斌.中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所) 2016
[6]基于视觉的弧焊机器人焊缝跟踪系统控制研究[D]. 吴瑞.广西科技大学 2015
[7]激光视觉传感焊缝识别与自动跟踪系统[D]. 赵素娟.长春工业大学 2015
[8]基于视觉传感V型坡口焊缝自动跟踪系统研究[D]. 李军萌.华北理工大学 2015
[9]基于三线阵CCD的新型三维形貌测量系统研究[D]. 黄东晓.天津大学 2014
[10]视觉引导的焊接机器人焊缝跟踪控制技术的研究与开发[D]. 闫文才.江南大学 2014
本文编号：3195649
【文章来源】：沈阳建筑大学辽宁省
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究的背景和意义
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 国内外焊缝跟踪系统研究现状
1.2.2 焊缝参数测量方法研究现状
1.2.3 焊缝位置偏差跟踪补偿方法研究现状
1.2.4 焊缝跟踪控制方法研究现状
1.3 发展趋势
1.4 主要研究内容
第二章 基于三线结构光视觉的焊缝跟踪系统设计
2.1 焊缝跟踪系统总体设计
2.1.1 系统组成
2.1.2 系统工作原理
2.2 三线结构光视觉传感器设计
2.2.1 三线结构光视觉传感器组成
2.2.2 三线结构光视觉传感器测量原理
2.3 运动执行机构设计
2.4 运动控制器设计
2.5 本章小结
第三章 激光拼焊拼缝参数测量
3.1 拼缝参数测量方法
3.1.1 拼缝特征参数
3.1.2 不等厚板的拼缝特征参数测量方法
3.1.3 等厚板的拼缝特征参数测量方法
3.2 特征参数计算
3.3 测量实验
3.4 本章小结
第四章 拼缝跟踪补偿模型和控制方法
4.1 跟踪补偿模型的建立
4.1.1 直线拼缝补偿模型
4.1.2 曲线拼缝补偿模型
4.1.3 折线拼缝补偿模型
4.2 跟踪控制方法研究
4.2.1 运动轨迹规划
4.2.2 跟踪控制方法
4.3 本章小结
第五章 拼缝测量与跟踪实验平台设计与实验验证
5.1 实验平台设计
5.1.1 硬件设计
5.1.2 软件系统设计
5.2 实验验证
5.2.1 拼缝测量实验与分析
5.2.2 跟踪控制仿真实验与分析
5.3 本章小结
第六章 结论和展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
作者简介
作者在攻读硕士学位期间获得的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]三线结构光视觉传感器现场标定方法[J]. 邹媛媛,李鹏飞,左克铸. 红外与激光工程. 2018(06)
[2]三线结构光光条中心的提取方法[J]. 吴芳,茅健,周玉凤,李情. 上海工程技术大学学报. 2018(01)
[3]基于三线结构光的相机平面标定方法研究[J]. 吴芳,茅健,周玉凤,李情. 计算机测量与控制. 2017(07)
[4]基于双边滤波算法下的焊缝跟踪系统研究[J]. 卢斯伟,胡晓兵,文华,张波,杨雄. 机械. 2017(07)
[5]一种紧凑式柔性化焊缝视觉跟踪系统[J]. 毕齐林,蒋晓明,刘晓光,程韬波,朱玉龙. 自动化与信息工程. 2017(02)
[6]视觉传感技术在机器人焊接中的应用[J]. 侯震,许燕玲,黄色吉,杨雪君,韩瑜,陈善本. 上海交通大学学报. 2016(S1)
[7]基于纹理特征的激光拼焊等厚拼缝跟踪点识别方法[J]. 邹媛媛,房灵申. 上海交通大学学报. 2016(S1)
[8]冷轧带钢激光拼焊的焊缝在线检测研究[J]. 盛利民,唐霞辉,彭浩,潘吉兴,裴云,朱海云. 激光技术. 2015(04)
[9]焊缝跟踪控制仿真试验[J]. 莫胜撼,喻宁娜,戴建树. 电焊机. 2015(04)
[10]基于CCD传感器的螺旋焊管焊缝自动跟踪系统[J]. 杨乐,王惠萌. 焊管. 2014(12)
博士论文
[1]基于视觉及电弧传感技术的机器人GTAW三维焊缝实时跟踪控制技术研究[D]. 许燕玲.上海交通大学 2013
[2]基于视觉伺服的弧焊机器人焊接路径获取方法研究[D]. 周律.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]自主移动机器人空间曲面焊缝的识别与跟踪控制研究[D]. 王涛.湘潭大学 2017
[2]基于视觉的焊缝路径识别与轨迹规划[D]. 李华.山东科技大学 2017
[3]焊接路径的视觉识别与机器人轨迹规划[D]. 林明盛.广东工业大学 2016
[4]基于视觉传感的焊缝自动跟踪系统[D]. 张铮.哈尔滨工业大学 2016
[5]基于三线式结构光测量的关键技术研究[D]. 胡亚斌.中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所) 2016
[6]基于视觉的弧焊机器人焊缝跟踪系统控制研究[D]. 吴瑞.广西科技大学 2015
[7]激光视觉传感焊缝识别与自动跟踪系统[D]. 赵素娟.长春工业大学 2015
[8]基于视觉传感V型坡口焊缝自动跟踪系统研究[D]. 李军萌.华北理工大学 2015
[9]基于三线阵CCD的新型三维形貌测量系统研究[D]. 黄东晓.天津大学 2014
[10]视觉引导的焊接机器人焊缝跟踪控制技术的研究与开发[D]. 闫文才.江南大学 2014
本文编号：3195649
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3195649.html
