本文結(jié)合實際生產(chǎn)情況,針對示教型暖氣片焊接專機而進行的研究。專機采用二氧化碳氣體保護焊,實現(xiàn)暖氣片管板的自動焊接。本課題主要涉及焊接專機的機械設(shè)計與電氣設(shè)計相關(guān)內(nèi)容,重點進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,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、機械零點檢測、攝像頭安裝等機械及電氣部分進行了相應(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PLC,采用CPU226H運動庫中的直線插補及圓插補等運動指令,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)試達到焊接專機的示教設(shè)計要求。利用示教型暖氣片焊接專機進行焊接工藝試驗,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分為電磁式、視覺式、超聲波式等類別。接觸式傳感器可細分為壓力式、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組成介紹接專機的系統(tǒng)組成原理型暖氣片焊接專機主要由四部分組成，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計算機上實現(xiàn)。利用 S7-200PLC 執(zhí)行編寫的運動程序，執(zhí)行機構(gòu)由維十字滑臺組成，實現(xiàn)焊接專機的三維運動。焊接部分由包括焊接電絲機構(gòu)，焊槍在內(nèi)的 NBC-200 電焊機組成。 USB 攝像頭采集和存儲焊縫圖像，上位機中的圖像處理程序獲取焊并下傳至控制器 CPU226H，執(zhí)行機構(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)。圖片焊接專機系統(tǒng)的組成圖。

圖 2.2 焊接專機結(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，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的實際需要。圖 2.3 USB 攝像頭
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉昆;李世中;王寶祥;;基于UR機器人的直接示教系統(tǒng)研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2015年28期

2 蔣偉波;;我國工業(yè)焊接技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2014年04期

3 李京;楊建東;田春林;;焊接自動化技術(shù)研究[J];機械工程師;2013年12期

4 郝俊光;李國慶;李春雷;孫欽德;陳祥亮;;焊接技術(shù)的發(fā)展及操作注意要素淺析[J];科技資訊;2013年04期

5 陳海永;方灶軍;徐德;孫鶴旭;;基于視覺的薄鋼板焊接機器人起始點識別與定位控制[J];機器人;2013年01期

6 高利軍;解海濱;于鎖清;丁廣文;趙利頗;;鋼制暖氣片自動焊縫機焊縫數(shù)學(xué)模型研究[J];熱加工工藝;2012年13期

7 李妍;林濤;陳華斌;;激光焊縫跟蹤系統(tǒng)在汽車薄板機器人GTAW中的應(yīng)用[J];焊接;2012年05期

8 宋中海;;焊縫自動跟蹤技術(shù)現(xiàn)狀[J];杭氧科技;2012年01期

9 胡江川;;傳感器技術(shù)在模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];職業(yè)技術(shù);2011年02期

10 梁一江;;圖像平滑處理方法初探及簡單的算法介紹[J];才智;2009年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2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 羅雨;海底管道鋪設(shè)焊接機器人系統(tǒng)研究[D];北京化工大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 成劍;基于機器視覺的道路線識別算法研究[D];南京理工大學(xué);2017年

本文編號：2848072