本課題的研究背景為船舶甲板的焊接問題。甲板的拼接焊縫長(zhǎng)度為幾米至幾十米,由于焊縫為長(zhǎng)直焊縫且鋼板較厚,通常采用軌道式埋弧焊焊機(jī)進(jìn)行焊接。但是這種焊機(jī)的軌道安裝和校正較為繁瑣,移動(dòng)較為困難,軌道的長(zhǎng)度也無(wú)法滿足各種長(zhǎng)度焊縫的焊接需求。本課題針對(duì)上述問題設(shè)計(jì)了一種無(wú)軌道焊縫自動(dòng)跟蹤系統(tǒng),該系統(tǒng)使用履帶小車帶動(dòng)焊槍移動(dòng)的方式擺脫了安裝和校正軌道的過(guò)程,設(shè)備也可以在施工現(xiàn)場(chǎng)更快、更方便地移動(dòng)。該系統(tǒng)采用高清攝像頭作為視覺傳感器,對(duì)采集到的圖像進(jìn)行圖像處理并計(jì)算出焊縫偏差信息,據(jù)此向焊槍進(jìn)給機(jī)構(gòu)發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令控制焊槍運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)在車體運(yùn)動(dòng)時(shí)焊槍實(shí)時(shí)糾偏的功能。研究中采用了一部已具備的,可滿足研究需要的履帶式小車,并對(duì)焊槍進(jìn)給機(jī)構(gòu)、磁性履帶機(jī)構(gòu)、焊槍夾持機(jī)構(gòu)等進(jìn)行了機(jī)械設(shè)計(jì),對(duì)車體進(jìn)行了強(qiáng)度校核。并在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一套基于CTSC-200 PLC的控制系統(tǒng),安裝在車體內(nèi)部。在軟件方面,本課題設(shè)計(jì)了一個(gè)基于OpenCV計(jì)算機(jī)視覺庫(kù)的焊縫圖像處理程序。焊縫邊緣是焊接圖像識(shí)別中的重要特征,在試驗(yàn)后總結(jié)出了一套完整的圖像處理流程找出圖像中的焊縫邊緣信息,識(shí)別程序通過(guò)Python語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。該程序計(jì)算效率高、適... 

【文章來(lái)源】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：114 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【圖文】：

軌道式埋弧自動(dòng)焊接小車Fig.1.1Orbitalsubmergedarcweldingvehicle

第1章緒論3于焊接封閉雙殼結(jié)構(gòu)中的U形焊接區(qū)域，能夠通過(guò)600mm寬、800mm高的檢修孔將自身置于雙殼結(jié)構(gòu)中。機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)由八軸移動(dòng)平臺(tái)和六軸焊接單元組成�？刂葡到y(tǒng)由主控制器、焊接機(jī)控制器（電弧傳感器板）和焊縫跟蹤傳感器（即觸摸傳感器、激光傳感器和電弧傳感器）組成，主控制器嵌入安裝在移動(dòng)平臺(tái)的背面[8]，如圖1.2所示。圖1.2自驅(qū)動(dòng)移動(dòng)焊接機(jī)器人Fig.1.2Selfdrivingmobileweldingrobot韓國(guó)現(xiàn)代重工自動(dòng)化與控制研究部的SungHK等學(xué)者研制了一種焊接機(jī)器人系統(tǒng)。小型機(jī)械機(jī)器人采用基于控制器局域網(wǎng)絡(luò)通信的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，使焊接機(jī)器人的布線最小化。該機(jī)器人使用了一種自動(dòng)間隙測(cè)量和焊道設(shè)計(jì)算法，建立了藥芯焊絲電弧焊和氣體保護(hù)焊的最佳焊接條件數(shù)據(jù)庫(kù)。這種焊接機(jī)器人系統(tǒng)在車間試驗(yàn)中表現(xiàn)出良好的性能，并在HHI船廠進(jìn)行了優(yōu)化[9]。法國(guó)國(guó)家科學(xué)院HascortJY等學(xué)者于SHIPWELD聯(lián)合體開發(fā)了一種新的機(jī)器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)能在船體上自主移動(dòng)并自動(dòng)執(zhí)行所需的焊接過(guò)程，實(shí)物如圖1.3所示。該系統(tǒng)的焊炬在交叉安裝的兩個(gè)直線導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，形成Y-Z直線制導(dǎo)系統(tǒng)。每個(gè)導(dǎo)向裝置都有100mm的行程，并驅(qū)動(dòng)焊炬，使其與控制器和軌跡發(fā)生器確定的所需運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。運(yùn)動(dòng)控制由兩個(gè)嵌入式步進(jìn)電機(jī)提供。焊接的直線運(yùn)動(dòng)由焊接牽引機(jī)提供，牽引機(jī)底部具有永磁機(jī)構(gòu)使其能夠在所有焊接位置進(jìn)行焊接。跟蹤系統(tǒng)采用二維激光輪廓儀掃描待焊接的鋼板并將這些輪廓信息發(fā)送到系統(tǒng)處理器，經(jīng)處理后操縱直線導(dǎo)軌，以驅(qū)動(dòng)焊槍到所需位置。焊接根據(jù)焊槍位置和規(guī)定的焊接參數(shù)進(jìn)行。為了對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行可視化確認(rèn)，系統(tǒng)中嵌入了攝像頭，以便可以隨時(shí)通過(guò)視頻直播查看焊接過(guò)程[10]。

沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1.3船體自動(dòng)焊接機(jī)器人Fig.1.3Hullautomaticweldingrobot（2）國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀：我國(guó)開發(fā)工業(yè)機(jī)器人晚于美國(guó)和日本，起于20世紀(jì)70年代，早期是大學(xué)和科研院所的自發(fā)性的研究。到80年代中期，全國(guó)沒有一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人問世。而在國(guó)外，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)是個(gè)非常成熟的工業(yè)產(chǎn)品，在汽車行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。鑒于當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)外形勢(shì)，國(guó)家將工業(yè)機(jī)器人的開發(fā)列入了發(fā)展計(jì)劃，對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了攻關(guān)，特別是把應(yīng)用作為考核的重要內(nèi)容。近年來(lái)由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，能源的大量需求，與能源相關(guān)的制造行業(yè)也都開始尋求自動(dòng)化焊接技術(shù)，全自動(dòng)焊接機(jī)器人逐漸嶄露頭角。隨著數(shù)字化技術(shù)日益成熟，代表自動(dòng)化焊接技術(shù)的數(shù)字焊機(jī)、數(shù)字化控制技術(shù)業(yè)已面世并已穩(wěn)步地進(jìn)入市常三峽工程、西氣工程、航天工程、船舶工程等國(guó)家大型基礎(chǔ)工程有力地促進(jìn)了先進(jìn)焊接工藝特別是焊接自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。目前國(guó)產(chǎn)焊接機(jī)器人有沈陽(yáng)新松、廣州數(shù)控、上海新時(shí)達(dá)、安徽埃夫特、南京埃斯頓等品牌產(chǎn)品。潘季鑾院士團(tuán)隊(duì)研制了一種全位置弧焊機(jī)器人，是能夠在垂直陡壁上進(jìn)行作業(yè)的移動(dòng)機(jī)器人，應(yīng)用領(lǐng)域主要是用來(lái)在壁面、球面及管道等曲面上爬行焊接，如圖1.4所示。該機(jī)器人是在國(guó)內(nèi)外首次研究成功的全位置爬行機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有很強(qiáng)的負(fù)載能力和良好的受控性能，運(yùn)動(dòng)靈活，在立面和仰面上負(fù)載能力可達(dá)120kg。隨著大型結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用越來(lái)越多，這種機(jī)器人有著廣闊的應(yīng)用前景。這種機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的任務(wù)是將攜帶的焊接裝置移動(dòng)到壁面上所需達(dá)到的任意位置，移動(dòng)機(jī)構(gòu)主要采用履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，在壁面上的吸附方式主要采用電磁吸附的方式。整個(gè)系統(tǒng)由爬行機(jī)構(gòu)、圖像傳感系統(tǒng)、控制電路及計(jì)算機(jī)信息處理控制系統(tǒng)組成。爬行機(jī)構(gòu)是機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]聚四氟乙烯懸浮樹脂的特點(diǎn)及應(yīng)用[J]. 賀萬(wàn)一.  山東化工. 2019(16)
[2]基于Hough變換的直線提取方法及改進(jìn)[J]. 王琦,宋偉東,王競(jìng)雪.  測(cè)繪與空間地理信息. 2019(06)
[3]基于Python語(yǔ)言的圖像識(shí)別算法設(shè)計(jì)[J]. 陳倩,陳建敏.  江蘇科技信息. 2019(12)
[4]船體結(jié)構(gòu)焊接工藝研究[J]. 李寧.  科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新. 2019(09)
[5]基于Canny算子的改進(jìn)型圖像邊緣提取算法[J]. 范晞,費(fèi)勝巍,儲(chǔ)有兵.  自動(dòng)化與儀表. 2019(01)
[6]基于自適應(yīng)閾值和形態(tài)學(xué)的改進(jìn)分水嶺分割算法[J]. 羅山,張冬梅.  山西電子技術(shù). 2018(06)
[7]焊接可視化技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀[J]. 于英飛,郭吉昌,朱志明.  焊接. 2017(12)
[8]船舶曲面板列焊接自動(dòng)化[J]. 李高進(jìn),伍朝暉,徐寶東,楊龍飛,蘇娟娟,張劍鋒.  造船技術(shù). 2017(02)
[9]淺述我國(guó)船舶焊接技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 趙志鋒.  科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng). 2016(11)
[10]基于Modbus/TCP的寬高儀表上位機(jī)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的實(shí)現(xiàn)[J]. 師長(zhǎng)義,李麗宏.  儀表技術(shù)與傳感器. 2016(05)

碩士論文
[1]自主全位置移動(dòng)爬壁越障焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)研究[D]. 潘根.上海交通大學(xué) 2017
[2]基于履帶式永磁吸附的爬行焊接機(jī)器人設(shè)計(jì)[D]. 盧華兵.華中科技大學(xué) 2017
[3]PR1400焊接機(jī)器人軌跡優(yōu)化[D]. 李精偉.南京理工大學(xué) 2017
[4]基于STM32的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 趙偉.南京信息工程大學(xué) 2016
[5]基于CCD螺旋管埋弧焊外焊自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)研究[D]. 張志剛.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 2016
[6]基于S7-200PLC控制器實(shí)現(xiàn)冗余系統(tǒng)的研究[D]. 周聰.武漢工程大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3327227