基于視覺導(dǎo)引與電弧跟蹤的焊接機(jī)器人系統(tǒng).pdf

1、焊接機(jī)器人的廣泛使用為焊接自動(dòng)化的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。為了提高焊接機(jī)器人的柔性化和智能化,需要給機(jī)器人配置傳感器,賦予其獲得外部信息的能力。視覺傳感具有信息量大、識(shí)別精度高等優(yōu)點(diǎn),可用于焊縫關(guān)鍵點(diǎn)的識(shí)別和定位。但是,對(duì)于高度上有變化的空間曲線焊縫,如果用視覺獲取高度信息,必須解決立體匹配等難題。相比之下,電弧傳感是利用焊接回路中電弧信號(hào)與焊槍高度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)焊縫的高度跟蹤,實(shí)時(shí)性好,穩(wěn)定性高。因此,本文結(jié)合視覺傳感和電弧傳

2、感的技術(shù)優(yōu)勢(shì),開發(fā)了一套智能化焊接機(jī)器人系統(tǒng),利用視覺傳感可實(shí)現(xiàn)初步的焊前軌跡規(guī)劃和初始焊位導(dǎo)引,通過(guò)電弧傳感來(lái)實(shí)現(xiàn)焊縫的高度跟蹤。
　　本文基于模塊化的設(shè)計(jì)思想,搭建了系統(tǒng)的硬件平臺(tái),分別開發(fā)了焊接機(jī)器人模塊、視覺傳感模塊和電弧跟蹤模塊。采用獨(dú)特的圓形點(diǎn)陣標(biāo)定靶,利用MATLAB標(biāo)定程序,快速完成相機(jī)標(biāo)定和手眼標(biāo)定。針對(duì)焊縫區(qū)域的圖像特點(diǎn),提出了合理的圖像處理算法,可以準(zhǔn)確獲取焊縫起始點(diǎn)和終點(diǎn)在圖像上的像素坐標(biāo)。通過(guò)“一目雙位”

3、的方式進(jìn)行三維重建計(jì)算3D坐標(biāo),實(shí)現(xiàn)初步的軌跡規(guī)劃和初始焊位的自主導(dǎo)引。
　　本文設(shè)計(jì)了不同截止頻率的數(shù)字巴特沃斯濾波器,對(duì)焊接電流信號(hào)進(jìn)行濾波和分析,確定了最佳的截止頻率;提出了提取焊接電流特征值的算法,并建立了焊接電流信號(hào)與焊槍高度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,對(duì)PID控制器進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì)。
　　本文在硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上,開發(fā)了軟件系統(tǒng),包括計(jì)算機(jī)主程序、機(jī)器人程序和DSP程序,軟件界面友好,操作簡(jiǎn)單?；谠撓到y(tǒng),進(jìn)行了導(dǎo)引和電弧跟蹤