本文關(guān)鍵詞：智能柔性焊接規(guī)劃、預(yù)裝校準(zhǔn)與視覺(jué)跟蹤研究　出處：《山東大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：工業(yè)制造已將先進(jìn)生產(chǎn)理念如"4.0"、"物聯(lián)網(wǎng)"、"中國(guó)制造2025"的宏偉藍(lán)圖展現(xiàn)在我們面前,大力發(fā)展智能制造業(yè)、柔性生產(chǎn)已被列入國(guó)家戰(zhàn)略高度。智能制造并不只是簡(jiǎn)單的融合諸如信息、自動(dòng)化、計(jì)算、傳感等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),而是一個(gè)可以先進(jìn)行規(guī)劃,然后完成產(chǎn)品的整個(gè)生命周期銜接的過(guò)程。柔性智能焊接系統(tǒng)作為智能制造的一個(gè)出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn),具備保障焊接質(zhì)量、推動(dòng)生產(chǎn)力發(fā)展、降低作業(yè)強(qiáng)度、創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益等特點(diǎn),已成為業(yè)界寵兒。針對(duì)大型鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)焊接過(guò)程中作業(yè)量大、工件一致性差、效率低下、焊接多樣性、焊接質(zhì)量無(wú)法保證等特點(diǎn),研發(fā)出一種無(wú)需前期準(zhǔn)備,自動(dòng)糾正焊接偏差,無(wú)需示教編程,專門應(yīng)對(duì)小批量定制的自動(dòng)智能柔性焊接系統(tǒng)�；谏鲜龃笮弯摻Y(jié)構(gòu)智能焊接系統(tǒng),本文主要研究的內(nèi)容可分為基于3D鋼構(gòu)圖紙模型分析的焊接軌跡規(guī)劃、基于3D激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的預(yù)裝校準(zhǔn)和焊縫視覺(jué)跟蹤中圖像處理三個(gè)模塊。圖紙模型分析主要對(duì)3D鋼構(gòu)圖紙即理想擺放下的模型進(jìn)行焊接軌跡規(guī)劃;預(yù)裝校準(zhǔn)模塊主要通過(guò)對(duì)3D激光掃描儀獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的處理算法重構(gòu)出實(shí)況下整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)模型,通過(guò)和圖紙模型進(jìn)行比對(duì)實(shí)現(xiàn)各個(gè)工件的預(yù)裝校準(zhǔn);在焊接過(guò)程中通過(guò)視覺(jué)跟蹤來(lái)保證焊接質(zhì)量。本文首先從自動(dòng)焊接系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值出發(fā)簡(jiǎn)要介紹了本文研究的目的和作用,接下來(lái)闡述了國(guó)內(nèi)外關(guān)于自動(dòng)智能大型鋼構(gòu)焊接系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀,然后介紹了一種利用3D激光掃描儀和3D圖紙進(jìn)行視覺(jué)引導(dǎo),利用焊縫視覺(jué)跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行精確定位的智能柔性焊接系統(tǒng)的方法,具體實(shí)施過(guò)程為:第一步,對(duì)3D鋼結(jié)構(gòu)圖紙模型進(jìn)行分析自動(dòng)生成焊接軌跡。由于圖紙信息的局限性,通過(guò)圖紙分析,結(jié)合工人師傅的焊接經(jīng)驗(yàn)和約定的準(zhǔn)則進(jìn)行現(xiàn)行規(guī)劃,在得到整個(gè)模型中所有焊縫位置的前提下,對(duì)整個(gè)焊接過(guò)程分三層級(jí)進(jìn)行站點(diǎn)規(guī)劃,焊接順序規(guī)劃、焊接方向角度求取以及防撞設(shè)置。第二步,通過(guò)3D激光掃描儀實(shí)現(xiàn)對(duì)模型工件的預(yù)裝檢測(cè)。通過(guò)調(diào)用內(nèi)部傳輸協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)掃描儀的控制和對(duì)原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集傳輸;利用體素格濾波器和基于密度的統(tǒng)計(jì)排序?yàn)V波器對(duì)原始點(diǎn)云進(jìn)行濾波處理;運(yùn)用基于標(biāo)靶球的閉合回路匹配算法把幾個(gè)站點(diǎn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)統(tǒng)一到一個(gè)坐標(biāo)系下,根據(jù)預(yù)設(shè)長(zhǎng)方體進(jìn)行裁剪,重構(gòu)出整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)點(diǎn)云模型;用改進(jìn)的ICP算法把點(diǎn)云模型和圖紙模型對(duì)齊;通過(guò)查找點(diǎn)云模型中一些幾何形狀的偏差,來(lái)得到各個(gè)工件的位置偏差,對(duì)于偏差較大的情況給予警示,需重新擺放,對(duì)于偏差在作業(yè)許可范圍內(nèi)的工件給予記錄,并據(jù)此偏差推算出各條焊縫偏差以補(bǔ)償上述模塊中的焊縫位置信息,共同來(lái)指導(dǎo)焊接。第三步,對(duì)跟蹤系統(tǒng)下的激光焊縫圖像進(jìn)行處理。為了免受焊接過(guò)程中的煙霧、弧光等干擾,本項(xiàng)目采用激光前置一定距離進(jìn)行掃描的辦法來(lái)保證圖像質(zhì)量。通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行平滑濾波等預(yù)處理、自適應(yīng)閾值的二值化、Canny邊緣檢測(cè)、直線霍夫變換等操作最后得到焊接位置偏差和焊縫類型等參數(shù)。
[Abstract]:Industrial manufacturing has put advanced production concepts such as " 4.0 " , " Internet of things " , " This paper presents a new method of automatic intelligent flexible welding system based on 3D laser scanner and 3D drawing , which can be divided into three modules : information , automation , calculation , sensing and so on . In order to avoid smoke , arc and other interference in the welding process , the laser welding seam image under the tracking system is processed . In order to avoid the interference of smoke , arc and the like in the welding process , the laser welding seam image in the tracking system is processed . In order to avoid the interference of smoke , arc and the like in the welding process , the laser welding seam image in the tracking system is processed . In order to avoid the interference of smoke , arc and the like in the welding process , the image quality can be ensured by the preprocessing such as smooth filtering on the image , binarization of the adaptive threshold , Canny edge detection , straight Hough transform and the like .

【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG409;TP391.41

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本文編號(hào)：1421726