焊接机器人焊缝识别跟踪技术研究

发布时间：2021-08-31 21:16

　　焊接机器人对于焊接工艺过程的自动化具有重要价值。现有的焊接机器人可实现直线焊缝的自动化焊接,但对于曲线焊缝仍存在一定困难。针对上述问题,论文引入机器视觉技术,提出一种可识别跟踪曲线焊缝的焊接机器人系统方案。系统首先利用图像处理算法识别出特征像素坐标,进而通过视觉引导实现曲线焊缝的自动焊接和焊接质量评估。论文工作对提升我国制造业焊接装备水平具有积极意义,论文的主要研究内容如下:（1）系统方案设计:针对视觉引导的焊接机器人实际需求,确定了系统总体方案。论文细化了视觉引导和无损探伤方案,并对相关硬件设备进行了选型。视觉引导采用单目视觉检测焊缝,焊接质量评估采用电磁传感器进行无损探伤。（2）图像处理:对焊接过程中采集的图像进行图像处理,采用中值滤波对图像平滑处理,Deriche算子提取图像边缘特征,接着利用高速面积滤波算法进一步去除干扰,最后利用直方图分割和伽马校正进行图像增强。（3）焊缝路径规划:在像素坐标系内,利用Opencv识别处理图像像素点,得到焊缝上下线坐标,进一步提取焊缝中心线条的像素坐标。利用Hermite插值算法求得初始点的坐标。焊接位姿采用焊枪与焊缝平面呈75?,焊枪与焊点法... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 机器视觉及其应用
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 焊接机器人研究现状
        1.3.2 焊缝识别技术的研究现状
        1.3.3 机器人视觉控制研究现状
        1.3.4 无损探伤研究现状
    1.4 本课题关键技术及设计方案
    1.5 本课题主要内容及章节安排
第二章 系统平台搭建
    2.1 系统平台的总体架构
    2.2 机器人执行系统
        2.2.1 机器人本体
        2.2.2 主控计算机
    2.3 焊接系统
    2.4 视觉传感系统
        2.4.1 CCD工业相机
        2.4.2 图像采集卡
        2.4.3 激光发射器
    2.5 焊后探伤系统
    2.6 本章小结
第三章 机器人视觉标定
    3.1 摄像机标定
    3.2 机器人工具坐标系的标定
    3.3 手眼标定
    3.4 标定实验
    3.5 本章小结
第四章 焊缝图像处理
    4.1 图像的预处理
        4.1.1 邻域平均法
        4.1.2 中值滤波
        4.1.3 双边滤波
        4.1.4 实验结果对比分析
    4.2 图像边缘检测
        4.2.1 Roberts算子
        4.2.2 Sobel算子
        4.2.3 Laplacian算子
        4.2.4 Canny算子
        4.2.5 Deriche算子
    4.3 面积滤波
    4.4 图像增强
    4.5 本章小结
第五章 焊接路径规划
    5.1 焊接件裂纹坐标提取
    5.2 初始点识别
    5.3 末端执行器角度转化
    5.4 仿真分析
        5.4.1 Hermite插值得初始点仿真
        5.4.2 位姿调整仿真
    5.5 本章总结
第六章 系统软件开发与焊接实验
    6.1 软件环境
    6.2 软件界面
        6.2.1 通信方式
        6.2.2 手动焊接
        6.2.3 自动焊接
        6.2.4 焊接评估
    6.3 焊接实验结果
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
致谢
参考文献
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]金属材料冲击疲劳损伤的涡流热成像检测[J]. 邹涵,杨随先,曾金晶,苏志伟.  无损检测. 2016(03)
[2]钢桥疲劳裂缝的红外热成像无损检测[J]. 严园,邹兰林,周兴林.  应用科学学报. 2016(01)
[3]基于机器视觉焊接轨迹搜索算法[J]. 李琳,李春,邹焱飚.  焊接学报. 2015(06)
[4]基于视觉测量激光焊接复杂焊缝跟踪控制[J]. 甄恒洲.  大连大学学报. 2013(03)
[5]汽车拼焊板全自动激光焊接系统[J]. 李斌,郭涟,郭平华,王征,钟如涛.  电焊机. 2013(02)
[6]中国焊接制造领域学科发展研究[J]. 李晓延,武传松,李午申.  机械工程学报. 2012(06)
[7]粉末篦齿盘疲劳裂纹特征及无损检测可靠性分析[J]. 赵秀梅,张传明.  无损探伤. 2012(01)
[8]基于声发射监测的综合无损检测技术与飞机疲劳试验定寿[J]. 耿荣生,景鹏.  应用声学. 2012(01)
[9]新松机器人产业发展及应用[J]. 徐方,邹风山,郑春晖.  机器人技术与应用. 2011(05)
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博士论文
[1]焊接机器人焊接路径识别与自主控制方法研究及应用[D]. 刘卫朋.河北工业大学 2016
[2]SAR图像相干斑抑制算法研究[D]. 陈少波.华中科技大学 2010
[3]基于机械手的视觉伺服控制及其应用研究[D]. 邱联奎.中国科学技术大学 2006

硕士论文
[1]轴承内圈疲劳状态评估方法研究[D]. 刘杰.东南大学 2018
[2]基于图像方法的轴承套圈磁粉探伤技术研究[D]. 刘金肖.东南大学 2017
[3]基于声发射的轴承滚动接触疲劳量化诊断技术研究[D]. 裴桃林.燕山大学 2016
[4]滚动轴承噪声检测及故障诊断实验平台设计[D]. 王波.宁夏大学 2015
[5]基于激光视觉传感的机器人焊接系统及多层多道规划研究[D]. 张洵.上海交通大学 2015
[6]基于双目视觉的机器人焊缝识别及轨迹规划研究[D]. 陈熙引.华南理工大学 2015
[7]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
[8]基于视觉导引与电弧跟踪的焊接机器人系统[D]. 张巧琳.上海交通大学 2013
[9]基于激光结构光视觉传感的焊缝图像处理[D]. 王平.上海交通大学 2010
[10]基于PUMA560机器人的视觉伺服控制系统的研究[D]. 刘锋.兰州理工大学 2007



本文编号：3375625