發(fā)布時間：2020-04-10 07:31

【摘要】：曲面工件焊縫的自動焊接一直以來是工業(yè)自動化中的一項難點,尤其是對具有不規(guī)則曲面的工件。隨著各類復(fù)雜形狀的工藝零件出現(xiàn),工業(yè)上對不規(guī)則曲面工件的自動焊接需求也越來越多。自動焊接的關(guān)鍵在于對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行焊縫提取,既費時又高成本。較先進的生產(chǎn)線采用激光掃描儀與示教機器人對不規(guī)則曲面工件進行焊縫提取,但需要設(shè)計較高精度的專用夾具。因此高效和準確的焊縫提取系統(tǒng)顯得格外重要,本文設(shè)計并實現(xiàn)一種焊縫軌跡自動提取系統(tǒng),主要研究內(nèi)容如下:1、采用單線激光掃描儀SmartRay、光學(xué)尺、兩相步進電機等設(shè)備搭建了掃描工件的硬件平臺,實現(xiàn)對掃描儀的單向運動控制與數(shù)據(jù)采集。2、針對不規(guī)則曲面工件的CAD模型點云和實體點云,提出一種基于PCA坐標系轉(zhuǎn)換的粗配準算法,用于快速預(yù)估CAD焊縫相對實際工件中焊縫的大致位姿。3、通常掃描點云的數(shù)據(jù)量在幾十萬至百萬級,而實際焊縫僅占其中的少量部分。為了縮小焊縫的提取范圍,需要先對掃描點云進行特征提取。本文針對線激光點云的特性,采用降維數(shù)據(jù)方式進行快速特征提取。4、基于ICP和libnabo算法,將粗配準后的CAD焊縫點云與實體特征點云進行精確配準,獲取特征點云中的焊縫位姿。并結(jié)合完整實體點云,對所提取的焊縫進行修正補償。5、基于Windows系統(tǒng)下的MFC框架,結(jié)合開源點云庫PCL,設(shè)計了簡易操作的一體化系統(tǒng)軟件,使用者可選擇不同參數(shù)或配準選項進行在線與離線時的焊縫提取,并查看焊縫提取效果。采用本文方案可減少焊縫提取時的大量人為操作,無需對工件設(shè)計專用定位夾具。實驗證明了本文算法對不規(guī)則曲面焊縫提取的可行性與高效性,且比同類算法的提取效果更好。軟件系統(tǒng)可在短時間內(nèi)對不規(guī)則曲面工件進行自動焊縫提取,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)計簡易且通用性強。但對于較復(fù)雜甚至不規(guī)則逡逑類型的曲面焊縫，如圖１－Ｕ０和（ｄ）所示，若采用接觸式焊縫提取則需要設(shè)計較高精逡逑度的專用夾具，成本較大且通用性差。逡逑（ａ）邐邐（ｂ）邐逡逑（ｃ）邐（ｄ）逡逑圖１－１四種常見自動焊接方式逡逑１逡逑

SmartR州
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG409

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