【摘要】：我國制造業(yè)未來十幾年要向自動化、智能化的方向發(fā)展。焊接技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中占據(jù)非常重要的地位,因此焊接過程的自動化和智能化是焊接技術(shù)未來發(fā)展的方向。目前,焊接機器人大多通過示教再現(xiàn)的方式進行焊接作業(yè),當(dāng)外部環(huán)境發(fā)生變化時就需要對機器人進行重新示教,效率低下,自動化程度也達不到要求。把視覺技術(shù)應(yīng)用到焊接中,利用視覺傳感器識別焊縫路徑,再對焊縫路徑進行軌跡規(guī)劃,可以在一定程度上提高焊接機器人的自動化程度。本文采用CMOS攝像機與6自由度機器人形成“Eye-to-hand”的手眼關(guān)系,搭建圖像采集實驗平臺獲取平面曲線焊縫圖像。對視覺識別系統(tǒng)進行建模,介紹了攝像機的標定模型和標定方法以及手眼標定原理,利用平面棋盤格作為靶標對攝像機進行了標定實驗和手眼標定實驗,得到了攝像機的內(nèi)外參數(shù)和手眼關(guān)系矩陣。對采集到的平面曲線焊縫進行圖像預(yù)處理和特征信息提取,提出了一種基于局部閾值分割的圖像二值化方法,并利用求平均值的方法得到了焊縫路徑中心線的坐標,最后經(jīng)過擬合得到了焊縫路徑中心線在圖像坐標系下的方程,再經(jīng)過坐標轉(zhuǎn)換得到了焊縫路徑中心線在世界坐標系下的方程。介紹了一種焊縫特征坐標系建立的方法,并建立了平面曲線焊縫的特征坐標系;介紹了6自由度機器人的運動學(xué)模型,分析了其正運動學(xué)方程和逆運動學(xué)方程;提出了一種改進的等間距直線逼近法并利用該方法生成了平面曲線焊縫路徑軌跡,并進行了運動學(xué)仿真。開發(fā)了基于視覺的焊縫路徑識別與軌跡規(guī)劃的系統(tǒng)軟件,進行了焊接實驗,并對實驗結(jié)果進行了誤差分析。
[Abstract]:China's manufacturing industry in the next ten years to automation, intelligent direction of development. Welding technology occupies a very important position in modern manufacturing industry, so the automation and intelligence of welding process is the direction of future development of welding technology. At present, the welding robot mostly carries on the welding operation through the teaching and reappearance way, when the external environment changes, it needs to teach the robot again, the efficiency is low, and the degree of automation is not up to the requirement. The application of vision technology to welding can improve the degree of automation of welding robot to a certain extent by using vision sensor to identify weld path and then carry on trajectory planning of weld path. In this paper, the CMOS camera and the 6-DOF robot are used to form the "Eye-to-hand" hand-eye relationship, and an image acquisition experiment platform is set up to obtain the plane curve weld image. The model of vision recognition system is modeled, the calibration model and method of camera and the principle of hand-eye calibration are introduced. The camera calibration experiment and hand-eye calibration experiment are carried out by using plane chessboard as target. The inner and outer parameters of the camera and the hand-eye relation matrix are obtained. After image preprocessing and feature information extraction, a binary image segmentation method based on local threshold segmentation is proposed, and the coordinates of the weld path centerline are obtained by means of the average value method, which is based on the image pre-processing and feature information extraction of the plane curve weld seam collected from the image, which is based on the local threshold segmentation. Finally, the equation of weld path centerline in image coordinate system is obtained by fitting, and then the equation of weld path centerline in world coordinate system is obtained by coordinate transformation. This paper introduces a method of establishing the characteristic coordinate system of weld seam, and establishes the characteristic coordinate system of plane curve weld, introduces the kinematics model of 6-DOF robot, analyzes its forward kinematics equation and inverse kinematics equation, and analyzes its forward kinematics equation and inverse kinematics equation. In this paper, an improved linear approximation method with equal spacing is proposed and used to generate the path trajectory of planar curve weld, and the kinematics simulation is carried out. The system software of welding path recognition and trajectory planning based on vision is developed. The welding experiment is carried out and the error analysis of the experimental results is carried out.
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG441.7

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉霖;陳祥;劉娟秀;羅穎;凌云;黃田;易茂麗;;二維光電影像測量儀系統(tǒng)攝像機標定技術(shù)[J];中國科技信息;2016年11期

2 徐洋洋;鄒敏;何新江;;攝像機標定的研究與實現(xiàn)[J];工業(yè)控制計算機;2015年12期

3 楊永波;崔彤;秦偉濤;李遠;趙文;;焊接機器人工作站系統(tǒng)中焊接工藝的設(shè)計[J];焊接;2015年08期

4 呂超榮;;焊接機器人技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢的研究[J];機械工程師;2015年05期

5 王秀平;白瑞林;劉子騰;陳晶;;基于小波變換和概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的焊接接頭類型識別[J];光學(xué)技術(shù);2015年02期

6 洪波;劉湘;何榮拓;陽佳旺;;基于薄板搭接的互感式焊縫跟蹤傳感器的分析[J];焊接學(xué)報;2014年09期

7 王秀平;白瑞林;;雙隊列控制的激光視覺焊縫跟蹤系統(tǒng)研究[J];計算機工程與應(yīng)用;2015年02期

8 李萍萍;;淺談單面焊雙面成型焊接工藝[J];民營科技;2014年07期

9 王恩浩;;焊接機器人技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];中國高新技術(shù)企業(yè);2014年17期

10 張黎爍;趙志梅;;基于主動視覺的結(jié)構(gòu)光手眼系統(tǒng)自標定方法[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2014年09期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 許燕玲;基于視覺及電弧傳感技術(shù)的機器人GTAW三維焊縫實時跟蹤控制技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2013年

2 許海霞;機器視覺標定與目標檢測跟蹤方法及其應(yīng)用研究[D];湖南大學(xué);2011年

3 蔡廣宇;弧焊機器人運動位姿精度與焊縫圖像處理技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2009年

4 沈鴻源;鋁合金弧焊機器人視覺實時焊縫跟蹤與成形控制方法研究[D];上海交通大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 鄔亞蘭;6R焊接機器人的軌跡規(guī)劃與仿真研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2014年

2 周強;基于被動視覺傳感的焊接路徑獲取與軌跡規(guī)劃[D];中南大學(xué);2013年

3 李林雷;基于彈性帶理論的機器人路徑規(guī)劃算法研究[D];西安電子科技大學(xué);2013年

4 郭海;六自由度焊接機器人運動控制精度的分析與研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2011年

5 林琳;機器人雙目視覺定位技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2009年

6 宋慶國;焊縫圖像缺陷提取與識別系統(tǒng)研究[D];武漢理工大學(xué);2008年

7 李坤;鉆機減速器箱體專用焊接機器人的研究與仿真[D];華中科技大學(xué);2007年

，

本文編號：2431130