發(fā)布時(shí)間：2021-05-11 17:27

　　近年來,隨著機(jī)器人技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)的協(xié)同發(fā)展,弊端眾多的手工焊接加工方式逐漸不再適用于現(xiàn)代制造場(chǎng)合,取而代之的是以焊接機(jī)器人為主體的自動(dòng)化焊接加工系統(tǒng),但受限于當(dāng)前機(jī)器人的智能化水平,大多數(shù)機(jī)器人實(shí)施焊接作業(yè)時(shí)仍停留在“手動(dòng)示教—記憶再現(xiàn)”這一固定模式。在非結(jié)構(gòu)化焊接環(huán)境中,受熱變形、振動(dòng)移位、裝夾誤差等因素的影響,導(dǎo)致焊縫的實(shí)際軌跡與示教軌跡間不可避免地存在偏差,這種工作模式的機(jī)器人不能根據(jù)軌跡的變化作出相應(yīng)的修正動(dòng)作,從而影響最終的焊接質(zhì)量與精度。為此,本文對(duì)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息感知和自我認(rèn)知功能所需要的焊縫跟蹤技術(shù)進(jìn)行了研究,采用“傳感—決策—執(zhí)行”的模式,在設(shè)計(jì)以激光為信息載體、視覺為感知手段的激光視覺傳感器的基礎(chǔ)上,通過開發(fā)激光視覺信息采集模塊、焊縫圖像信息處理模塊及焊縫跟蹤控制模塊等功能單元,構(gòu)建了一套基于深度分層特征的激光視覺焊縫檢測(cè)與跟蹤系統(tǒng)。本課題的研究獲得國(guó)家科技重大專項(xiàng)“五千臺(tái)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的面向機(jī)床自動(dòng)化生產(chǎn)的機(jī)器人開發(fā)及產(chǎn)業(yè)工程”（編號(hào):2015ZX04005006）和廣東省科技重大專項(xiàng)“面向數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人集成一體化技術(shù)的研究”（編號(hào):2014B... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：138 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 焊縫跟蹤中非接觸式測(cè)量傳感器概述
        1.2.1 非視覺傳感器的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 視覺傳感器的研究現(xiàn)狀
    1.3 激光視覺焊縫跟蹤技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 焊縫圖像處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 機(jī)器人焊縫跟蹤控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀
    1.4 論文研究的目的與主要內(nèi)容
第二章 機(jī)器人激光視覺焊縫跟蹤系統(tǒng)及其標(biāo)定算法
    2.1 機(jī)器人激光視覺焊縫跟蹤系統(tǒng)
    2.2 激光視覺傳感器的相關(guān)原理
        2.2.1 測(cè)量傳感器的內(nèi)部構(gòu)成
        2.2.2 測(cè)量傳感器的工作原理
    2.3 工業(yè)相機(jī)標(biāo)定
        2.3.1 相機(jī)非線性模型
        2.3.2 相機(jī)最優(yōu)內(nèi)外參求解
        2.3.3 基于Halcon軟件的相機(jī)標(biāo)定及精度檢驗(yàn)
    2.4 基于平面靶標(biāo)的激光平面標(biāo)定
        2.4.1 光面標(biāo)定原理
        2.4.2 光面標(biāo)定結(jié)果及誤差分析
    2.5 激光視覺信息采集系統(tǒng)的手眼標(biāo)定
        2.5.1 坐標(biāo)系的建立及分布
        2.5.2 基于定點(diǎn)變位姿的手眼標(biāo)定
        2.5.3 手眼標(biāo)定實(shí)驗(yàn)及精度分析
    2.6 本章小結(jié)
第三章 深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述
    3.1 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)
        3.1.1 卷積層
        3.1.2 池化層
        3.1.3 全連接層
        3.1.4 輸出層
    3.2 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的反向傳播算法
    3.3 正則化方法及優(yōu)化策略
        3.3.1 正則化方法
        3.3.2 優(yōu)化策略
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于深度分層特征的焊縫檢測(cè)與跟蹤算法
    4.1 初始焊縫特征點(diǎn)的提取
        4.1.1 濾波去噪
        4.1.2 閾值處理
        4.1.3 二值形態(tài)學(xué)處理
        4.1.4 條紋中心線提取
        4.1.5 特征點(diǎn)提取
    4.2 基于深度分層特征的焊縫檢測(cè)與跟蹤算法框架
    4.3 深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)構(gòu)
    4.4 網(wǎng)絡(luò)模型的離線訓(xùn)練
    4.5 焊縫檢測(cè)和位置跟蹤
        4.5.1 循環(huán)移位
        4.5.2 基于相關(guān)濾波器的焊縫檢測(cè)原理
        4.5.3 基于多相關(guān)濾波器協(xié)同檢測(cè)機(jī)制的焊縫定位
        4.5.4 模型更新
    4.6 本章小結(jié)
第五章 模糊免疫自適應(yīng)的智能跟蹤控制算法研究
    5.1 焊縫自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)及算法原理
    5.2 傳統(tǒng)的PD控制算法
    5.3 監(jiān)督型模糊控制器的設(shè)計(jì)
        5.3.1 模糊控制器的結(jié)構(gòu)
        5.3.2 模糊化
        5.3.3 建立模糊推理規(guī)則集
        5.3.4 模糊推理機(jī)
        5.3.5 解模糊化
    5.4 免疫反饋控制器的設(shè)計(jì)
        5.4.1 生物體免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)制
        5.4.2 免疫反饋控制器原理
        5.4.3 非線性函數(shù)f(·)的模糊逼近
    5.5 控制器自適應(yīng)性改進(jìn)
        5.5.1 論域自適應(yīng)變伸縮策略
        5.5.2 模糊規(guī)則自調(diào)整策略
    5.6 本章小結(jié)
第六章 激光視覺焊縫自動(dòng)跟蹤實(shí)驗(yàn)研究與分析
    6.1 實(shí)驗(yàn)軟硬件平臺(tái)
        6.1.1 硬件平臺(tái)配置
        6.1.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    6.2 焊縫自動(dòng)跟蹤焊接實(shí)驗(yàn)
        6.2.1 實(shí)驗(yàn)方法
        6.2.2 直線搭接角焊縫實(shí)驗(yàn)與分析
        6.2.3 直線V形坡口對(duì)接焊縫實(shí)驗(yàn)與分析
        6.2.4 曲線V形坡口對(duì)接焊縫實(shí)驗(yàn)與分析
        6.2.5 曲線搭接角焊縫實(shí)驗(yàn)與分析
    6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果總體分析與討論
    6.4 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
    總結(jié)
    創(chuàng)新點(diǎn)
    未來展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
答辯委員會(huì)對(duì)論文的評(píng)定意見


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]焊縫跟蹤應(yīng)用的線激光視覺伺服控制系統(tǒng)[J]. 鄒焱飚,王研博,周衛(wèi)林.  光學(xué)精密工程. 2016(11)
[4]用于視頻圖像幀間運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)纳疃染矸e神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[J]. 龍古燦,張小虎,于起峰.  國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(05)
[5]工業(yè)4.0語(yǔ)義下智能焊接技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 張廣軍,李永哲.  航空制造技術(shù). 2016(11)
[6]基于改進(jìn)灰度重心法的光帶中心提取算法[J]. 張小艷,王曉強(qiáng),白福忠,田朝平,梅秀莊.  激光與紅外. 2016(05)
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[9]基于模糊控制器的曲線焊縫視覺跟蹤系統(tǒng)[J]. 高風(fēng)昕.  控制工程. 2016(01)
[10]深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在計(jì)算機(jī)視覺中的應(yīng)用研究綜述[J]. 盧宏濤,張秦川.  數(shù)據(jù)采集與處理. 2016(01)

博士論文
[1]基于激光視覺傳感的CO2橫焊焊縫圖像處理研究[D]. 申俊琦.天津大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于主動(dòng)光視覺傳感的焊縫自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)研究[D]. 龔國(guó)基.華南理工大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3181811