基于激光视觉信息的机器人多层多道焊接自主规划及其在线修正

发布时间：2024-06-15 05:36

　　中厚板焊接制造工件被广泛应用在海工装备、工程机械以及桥梁结构件当中,与薄板焊接相比,其焊缝坡口更大、焊接时间更长、焊接过程更复杂。目前的焊接机器人大多数是“示教—再现”型机器人,无法根据工件坡口的实际情况修正焊道的焊接参数,更无法自主决定各道焊道的焊枪起始点位置。为了保证中厚板的焊接质量,同时提高中厚板焊接制造件的生产效率,急需探索一种具有智能化行为的中厚板焊接方法。本文针对中厚板焊接中的焊道规划问题,利用激光视觉传感器采集每道焊道的焊后坡口轮廓图,通过图像处理和特征提取算法得到焊缝坡口特征点,并通过坐标转换将其转换为三维坐标点,利用特征点信息和预先得到的焊道宽度与焊接参数的数学关系式,对焊道的焊接参数进行修正。同时,根据特征点信息来确定下一道焊道的焊枪起始点。首先,通过焊接工艺试验,构建了V型坡口多层多道焊接中打底焊的焊接电流与其成形尺寸间的关系。同时,根据工件对熔池的约束条件个数不同对摆动焊道进行分类,分析了中厚板摆动焊接中焊接电流、摆幅对焊道成形宽度的影响,并拟合得到相应的数学关系式。然后,利用激光视觉传感器采集每条焊道的焊后坡口轮廓图。通过二值化图像、中值滤波、均值法提取激光条...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 工业机器人及其在焊接领域的发展现状
        1.2.1 工业机器人发展现状
        1.2.2 焊接机器人发展现状
    1.3 视觉传感技术及其在焊接领域的应用
        1.3.1 机器视觉技术介绍
        1.3.2 机器视觉在焊接领域中的应用
    1.4 中厚板焊接智能化技术研究现状
        1.4.1 中厚板焊接工艺研究现状
        1.4.2 中厚板多层多道焊接规划
        1.4.3 中厚板焊接参数及焊枪位姿的自适应调整
    1.5 本文主要研究内容
第二章 基于激光视觉的机器人焊接系统
    2.1 机器人焊接系统总体构成
    2.2 机器人系统
    2.3 弧焊系统
    2.4 多层多道预规划软件
    2.5 视觉传感系统
        2.5.1 激光视觉传感器
        2.5.2 图像采集与处理
    2.6 本章小结
第三章 多层多道熔覆成形模型
    3.1 CMT焊接工艺
    3.2 焊枪摆动模式
    3.3 焊接参数与焊道成型尺寸的关系
        3.3.1 焊接电流与打底焊尺寸的关系
        3.3.2 填充焊道宽度与焊接电流、摆幅的关系
    3.4 本章小结
第四章 视觉信息获取与坐标转换
    4.1 引言
    4.2 激光条纹图像处理
    4.3 坡口特征信息获取
    4.4 激光条纹三维坐标信息获取
        4.4.1 坐标转换原理
        4.4.2 图像坐标到工具坐标的转换
        4.4.3 机器人基坐标转换
    4.5 焊道截面积获取及熔覆模型验证
        4.5.1 焊道截面积获取
        4.5.2 熔覆模型验证
    4.6 本章小结
第五章 中厚板多层多道焊接自适应规划
    5.1 多层多道规划软件设计
    5.2 焊道预规划
        5.2.1 同层焊道排布顺序
        5.2.2 层间排布顺序
        5.2.3 焊道截面填充方案
    5.3 焊接参数修正方案
    5.4 焊枪位姿的确定
        5.4.1 焊枪姿态的设定
        5.4.2 焊枪位置的确定
    5.5 自适应规划试验验证
        5.5.1 试验条件及设备
        5.5.2 图像特征提取精度
        5.5.3 焊接参数修正
        5.5.4 焊枪起弧点精度分析
        5.5.5 焊缝成品
        5.5.6 焊道熔池图像的获取
    5.6 本章小结
第六章 结论
    6.1 研究内容总结
    6.2 创新点及研究成果
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的学术成果



本文编号：3995007