【摘要】：焊接作為一種融合工藝被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,但目前手工焊接存在效率低、成本高;示教型焊接機(jī)器人存在無法自反饋修正偏差,在非標(biāo)準(zhǔn)件焊接中需不斷重新示教焊接路徑,調(diào)校焊接精度,僅適用于大產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)件焊接,焊接種類單一等問題。本文立足于用視覺傳感器代替示教來傳遞焊縫路徑信息,研究一種弧焊機(jī)器人焊縫軌跡檢測及自動尋位系統(tǒng),旨在有效降低機(jī)器人焊偏的概率,提高焊接精度,增強焊接機(jī)器人自主焊接能力,適應(yīng)各類非標(biāo)件自主焊接。本文工作如下:(1)根據(jù)檢測需求,完成了基于線結(jié)構(gòu)光視覺的初始焊縫點定位、焊縫檢測與跟蹤硬件系統(tǒng)的構(gòu)建工作。首先完成CCD相機(jī)、鏡頭、線結(jié)構(gòu)光、距離激光器的硬件選型,然后設(shè)計了相機(jī)與機(jī)械手末端連接裝置,并在此裝置上設(shè)計了滑臺結(jié)構(gòu),將滑臺電機(jī)信號接入機(jī)械手控制器I/O,實現(xiàn)了相機(jī)工作距離的自動調(diào)節(jié)功能。(2)探討了Dobot四軸機(jī)械手的正、逆運動學(xué)問題,建立了求解末端坐標(biāo)系姿態(tài)的正運動學(xué)方程,并根據(jù)路徑坐標(biāo)點的姿態(tài)矩陣反解關(guān)節(jié)坐標(biāo)值,以控制機(jī)器人運動到指定目標(biāo)位置,為完成手眼標(biāo)定及視覺跟蹤奠定基礎(chǔ)。另一方面,基于工程中常用碳鋼與奧氏體不銹鋼較大的物理性能差異,本文展開了奧氏體不銹鋼焊接熱力學(xué)分析,創(chuàng)建熱源數(shù)學(xué)模型,為焊接子程序編寫提供了理論基礎(chǔ)。(3)本文分別使用Matlab張正友相機(jī)標(biāo)定工具箱和采用基于Halcon圓形控制點的幾何相機(jī)標(biāo)定方法對相機(jī)內(nèi)參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定實驗,比較了兩種標(biāo)定方法之間的標(biāo)定精度�；谑盅勰Ｐ�,標(biāo)定了機(jī)械手與相機(jī)相對位置關(guān)系,實現(xiàn)了目標(biāo)從相機(jī)坐標(biāo)系到機(jī)械手坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)變過程,獲得較高的標(biāo)定精度。(4)對傳統(tǒng)Canny算子進(jìn)行改進(jìn),基于圖像梯度幅值直方圖分布統(tǒng)計與類內(nèi)特性最小化確定雙閾值的方法實現(xiàn)了自適應(yīng)結(jié)構(gòu)光條紋檢測,相較于傳統(tǒng)Canny算子固定閾值分割法有較強的自適應(yīng)檢測能力;將傳統(tǒng)Canny算子的高斯濾波器替換為非線性各向異性濾波器,在去噪的同時保證了邊緣像素不丟失;采用開窗法確定焊縫圖像感興趣區(qū)域,縮減圖像處理的范圍,加快了圖像處理的效率及降低了整體噪聲的影響,同時采用由粗定位到精確定位的焊縫檢測方式,極大的提高了檢測準(zhǔn)確率。(5)基于焊縫跟蹤要求,編寫了焊縫檢測與跟蹤軟件系統(tǒng)。結(jié)合Halcon13圖像庫,在VS2010軟件平臺上進(jìn)行Winform界面開發(fā),功能塊包括相機(jī)控制、dobot機(jī)械手控制、手眼標(biāo)定、焊縫圖像處理、保存圖像以及保存焊縫數(shù)據(jù)等。綜合系統(tǒng)標(biāo)定誤差及圖像像素誤差,實測焊縫檢測視覺部分每秒處理圖像可達(dá)到10幀以上,定位偏差在0.2mm以內(nèi)。此外,在焊縫局部環(huán)境穩(wěn)定情況下,任意擺放焊接件姿態(tài),仍能正常檢測焊縫,并對光照變化有一定的穩(wěn)健性,相比示教型焊接機(jī)械手有較高的跟蹤精度且具有較強的焊縫檢測魯棒性。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP242
【圖文】：

中國焊接機(jī)器人市場規(guī)模

圖 1-2 庫卡弧焊機(jī)器人 KR 8 R2100 圖 1-3 安川弧焊機(jī)器人感技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀傳感方式的不同可以分為接觸式傳感器和非接觸式兩大類。接觸式

圖 1-2 庫卡弧焊機(jī)器人 KR 8 R2100 圖 1-3 安川弧焊機(jī)器人感技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀傳感方式的不同可以分為接觸式傳感器和非接觸式兩大類。接觸式

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本文編號：2797902