本文結(jié)合實際生產(chǎn)情況,針對示教型暖氣片焊接專機(jī)而進(jìn)行的研究。專機(jī)采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊,實現(xiàn)暖氣片管板的自動焊接。本課題主要涉及焊接專機(jī)的機(jī)械設(shè)計與電氣設(shè)計相關(guān)內(nèi)容,重點進(jìn)行管板焊縫圖像處理以及示教模式研究,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了焊接工藝試驗。本研究采用攝像頭引導(dǎo)的示教方式,采用CPU226H為控制核心。USB攝像頭安置在焊槍前一個固定距離并與焊槍隨動,利用圖像采集程序采集焊縫圖像并上傳到上位機(jī),VB編寫焊縫圖像處理程序?qū)D像實時處理,識別出管板焊縫的位置信息,再利用串口將數(shù)據(jù)傳給CPU226H存儲,利用設(shè)計的雙程法與單程法示教模式,實現(xiàn)了示教焊接過程。為了滿足示教專機(jī)的硬件要求,在原有設(shè)備基礎(chǔ)上,對管板焊接工裝、焊槍改造、焊槍夾具、機(jī)械零點檢測、攝像頭安裝等機(jī)械及電氣部分進(jìn)行了相應(yīng)的改造。本課題研究中提出了兩種示教模式:雙程法與單程法。雙程法是攝像頭與焊槍先在手動控制下走過一個單程,識別出焊縫位置信息,存儲焊縫信息到控制器中,槍體再回到原點后進(jìn)行自動焊接;單程法利用攝像頭與焊槍的一個位置差,在識別焊縫圖像信息的同時進(jìn)行自動焊接過程,在一個行程內(nèi)完成示教焊接過程。圖像處理程序中,設(shè)計了柔化、自動閾值的二值化、邊緣提取及改進(jìn)的霍夫變換等處理模塊,并經(jīng)過多次試驗,找到了圖像處理算法的組合方式,提取了管板環(huán)形焊縫的相關(guān)尺寸信息,滿足了攝像頭示教的要求。焊縫相關(guān)數(shù)據(jù)由通訊程序傳送給下位機(jī)PLC,采用CPU226H運(yùn)動庫中的直線插補(bǔ)及圓插補(bǔ)等運(yùn)動指令,編寫了單程法和雙程法兩種示教模式的自動焊接程序,通過設(shè)備調(diào)試達(dá)到焊接專機(jī)的示教設(shè)計要求。利用示教型暖氣片焊接專機(jī)進(jìn)行焊接工藝試驗,檢驗暖氣片焊接接頭的焊接質(zhì)量,驗證焊接專機(jī)的焊接效果。研究表明:攝像頭示教方式切實可行,其中的圖像處理過程能夠很好的滿足示教要求,所設(shè)計的單程法具有效率高,對槍體初始位置無嚴(yán)格要求的優(yōu)點,很好的達(dá)到了示教目標(biāo),其中的一些思路與方法對管板換熱器也具有一定的借鑒意義。
【學(xué)位單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG43
【部分圖文】：

息并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的裝置[36]。如圖1.1所示為焊縫跟蹤傳感器的分類。焊縫跟蹤傳感器分為接觸式和非接觸式傳感器兩大類。非接觸式傳感器又可細(xì)分為電磁式、視覺式、超聲波式等類別。接觸式傳感器可細(xì)分為壓力式、電阻式、溫度式傳感器三類[37]。目前為止，用于焊縫跟蹤系統(tǒng)的兩類傳感器類型分別是電弧式和視覺式傳感器。電弧傳感器誕生于20世紀(jì)80年代初，此后憑借自身強(qiáng)大的優(yōu)勢得以迅速發(fā)展并慢慢取代了之前的接觸式和非接觸式傳感器[38]。通過檢測被測量件的電壓電流得到焊槍與焊縫之間的相對位置信息來實現(xiàn)焊縫跟蹤過程。電弧式傳感器具有不怕煙塵、弧光等外界干擾影響，造價低、實時性好的優(yōu)點。但其自身也存在一定的缺點，比如只適用于對稱焊接接頭的焊接、跟蹤過程需要不斷運(yùn)動，應(yīng)用具有局限性等。圖1.1 焊縫跟蹤傳感器分類Fig. 1.1 Classification of seam tracking sensors

第 2 章 示教型暖氣片焊接專機(jī)組成介紹接專機(jī)的系統(tǒng)組成原理型暖氣片焊接專機(jī)主要由四部分組成，分別為視覺傳感部分、圖像處部分和焊接部分。視覺傳感通過攝像頭來實現(xiàn)。圖像處理通過 Visu計算機(jī)上實現(xiàn)。利用 S7-200PLC 執(zhí)行編寫的運(yùn)動程序，執(zhí)行機(jī)構(gòu)由維十字滑臺組成，實現(xiàn)焊接專機(jī)的三維運(yùn)動。焊接部分由包括焊接電絲機(jī)構(gòu)，焊槍在內(nèi)的 NBC-200 電焊機(jī)組成。 USB 攝像頭采集和存儲焊縫圖像，上位機(jī)中的圖像處理程序獲取焊并下傳至控制器 CPU226H，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照編寫的程序及采集的特征板焊縫的自動焊接。焊接部分則為自動焊接的實現(xiàn)提供硬件基礎(chǔ)。圖片焊接專機(jī)系統(tǒng)的組成圖。

圖 2.2 焊接專機(jī)結(jié)構(gòu)組成圖Fig. 2.2 Structure composition diagram of special welding machine覺傳感器研究的過程中主要用到了 USB 攝像頭作為視覺傳感器，USB 攝像需圖像采集卡，可直接將視頻圖像傳輸給計算機(jī)，體型小巧，使用方以調(diào)節(jié)，采集圖像的清晰度能夠滿足焊接專機(jī)的實際需要。圖 2.3 USB 攝像頭
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2848072