【摘要】：曲面工件焊縫的自動(dòng)焊接一直以來(lái)是工業(yè)自動(dòng)化中的一項(xiàng)難點(diǎn),尤其是對(duì)具有不規(guī)則曲面的工件。隨著各類(lèi)復(fù)雜形狀的工藝零件出現(xiàn),工業(yè)上對(duì)不規(guī)則曲面工件的自動(dòng)焊接需求也越來(lái)越多。自動(dòng)焊接的關(guān)鍵在于對(duì)焊縫軌跡的精確提取,而不規(guī)則曲面工件由于定位夾具設(shè)計(jì)困難導(dǎo)致其焊縫提取更加不易。目前大部分生產(chǎn)線還是采用人工方式進(jìn)行焊縫提取,既費(fèi)時(shí)又高成本。較先進(jìn)的生產(chǎn)線采用激光掃描儀與示教機(jī)器人對(duì)不規(guī)則曲面工件進(jìn)行焊縫提取,但需要設(shè)計(jì)較高精度的專(zhuān)用夾具。因此高效和準(zhǔn)確的焊縫提取系統(tǒng)顯得格外重要,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種焊縫軌跡自動(dòng)提取系統(tǒng),主要研究?jī)?nèi)容如下:1、采用單線激光掃描儀SmartRay、光學(xué)尺、兩相步進(jìn)電機(jī)等設(shè)備搭建了掃描工件的硬件平臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)掃描儀的單向運(yùn)動(dòng)控制與數(shù)據(jù)采集。2、針對(duì)不規(guī)則曲面工件的CAD模型點(diǎn)云和實(shí)體點(diǎn)云,提出一種基于PCA坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的粗配準(zhǔn)算法,用于快速預(yù)估CAD焊縫相對(duì)實(shí)際工件中焊縫的大致位姿。3、通常掃描點(diǎn)云的數(shù)據(jù)量在幾十萬(wàn)至百萬(wàn)級(jí),而實(shí)際焊縫僅占其中的少量部分。為了縮小焊縫的提取范圍,需要先對(duì)掃描點(diǎn)云進(jìn)行特征提取。本文針對(duì)線激光點(diǎn)云的特性,采用降維數(shù)據(jù)方式進(jìn)行快速特征提取。4、基于ICP和libnabo算法,將粗配準(zhǔn)后的CAD焊縫點(diǎn)云與實(shí)體特征點(diǎn)云進(jìn)行精確配準(zhǔn),獲取特征點(diǎn)云中的焊縫位姿。并結(jié)合完整實(shí)體點(diǎn)云,對(duì)所提取的焊縫進(jìn)行修正補(bǔ)償。5、基于Windows系統(tǒng)下的MFC框架,結(jié)合開(kāi)源點(diǎn)云庫(kù)PCL,設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)易操作的一體化系統(tǒng)軟件,使用者可選擇不同參數(shù)或配準(zhǔn)選項(xiàng)進(jìn)行在線與離線時(shí)的焊縫提取,并查看焊縫提取效果。采用本文方案可減少焊縫提取時(shí)的大量人為操作,無(wú)需對(duì)工件設(shè)計(jì)專(zhuān)用定位夾具。實(shí)驗(yàn)證明了本文算法對(duì)不規(guī)則曲面焊縫提取的可行性與高效性,且比同類(lèi)算法的提取效果更好。軟件系統(tǒng)可在短時(shí)間內(nèi)對(duì)不規(guī)則曲面工件進(jìn)行自動(dòng)焊縫提取,硬件系統(tǒng)的元件易于獲取與更換,可節(jié)省大量人力與物力。
【圖文】：

對(duì)于平面焊縫和圓柱形曲面焊縫，，如圖ｌ－ｌ（ａ）和（ｂ）所示，大多工業(yè)生產(chǎn)線選擇逡逑接觸式焊縫提取，其焊縫定位夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易且通用性強(qiáng)。但對(duì)于較復(fù)雜甚至不規(guī)則逡逑類(lèi)型的曲面焊縫，如圖１－Ｕ０和（ｄ）所示，若采用接觸式焊縫提取則需要設(shè)計(jì)較高精逡逑度的專(zhuān)用夾具，成本較大且通用性差。逡逑（ａ）邐邐（ｂ）邐逡逑（ｃ）邐（ｄ）逡逑圖１－１四種常見(jiàn)自動(dòng)焊接方式逡逑１逡逑

SmartR州
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG409

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本文編號(hào)：2621937