【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(cè)及自動(dòng)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(qiáng)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(cè)需求,完成了基于線結(jié)構(gòu)光視覺的初始焊縫點(diǎn)定位、焊縫檢測(cè)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(jì)了相機(jī)與機(jī)械手末端連接裝置,并在此裝置上設(shè)計(jì)了滑臺(tái)結(jié)構(gòu),將滑臺(tái)電機(jī)信號(hào)接入機(jī)械手控制器I/O,實(shí)現(xiàn)了相機(jī)工作距離的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。(2)探討了Dobot四軸機(jī)械手的正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題,建立了求解末端坐標(biāo)系姿態(tài)的正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,并根據(jù)路徑坐標(biāo)點(diǎn)的姿態(tài)矩陣反解關(guān)節(jié)坐標(biāo)值,以控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)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(diǎn)的幾何相機(jī)標(biāo)定方法對(duì)相機(jī)內(nèi)參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定實(shí)驗(yàn),比較了兩種標(biāo)定方法之間的標(biāo)定精度。基于手眼模型,標(biāo)定了機(jī)械手與相機(jī)相對(duì)位置關(guān)系,實(shí)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(duì)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(jì)與類內(nèi)特性最小化確定雙閾值的方法實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)結(jié)構(gòu)光條紋檢測(cè),相較于傳統(tǒng)Canny算子固定閾值分割法有較強(qiáng)的自適應(yīng)檢測(cè)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(shí)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(shí)采用由粗定位到精確定位的焊縫檢測(cè)方式,極大的提高了檢測(cè)準(zhǔn)確率。(5)基于焊縫跟蹤要求,編寫了焊縫檢測(cè)與跟蹤軟件系統(tǒng)。結(jié)合Halcon13圖像庫,在VS2010軟件平臺(tái)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(shí)測(cè)焊縫檢測(cè)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(cè)焊縫,并對(duì)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(qiáng)的焊縫檢測(cè)魯棒性。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP242
【圖文】：

中國焊接機(jī)器人市場(chǎng)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

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周一亮;蔣虎斌;徐亞莉;宋賀斌;宋平;;超聲波相控陣對(duì)焊縫檢測(cè)的圖形判讀研究[J];檢驗(yàn)檢疫學(xué)刊;2019年06期

2 汪應(yīng)海;羅云;;相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)在索普拉多拉水電站焊縫檢測(cè)中的應(yīng)用[J];四川水利;2016年06期

3 俞楚勇;;淺析起重機(jī)焊縫檢測(cè)方法的選擇[J];機(jī)械制造;2011年12期

4 莫芝林;白曉良;閔曉峰;;氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)在大型高真空系統(tǒng)焊縫檢測(cè)中的應(yīng)用[J];焊接技術(shù);2019年11期

5 吳禮平;;渦流焊縫檢測(cè)[J];無損檢測(cè);1985年06期

6 鄭雙;朱名日;王悅;徐明;;基于集成技術(shù)的三維焊縫檢測(cè)傳感器設(shè)計(jì)[J];傳感器與微系統(tǒng);2008年03期

7 曾樹杰;龍斌;唐德渝;朱宏武;趙兵杰;賀維維;;基于視覺的管道內(nèi)焊縫檢測(cè)機(jī)器人研究[J];焊接技術(shù);2016年10期

8 羅軍;郭紀(jì)梅;;起重機(jī)焊縫檢測(cè)方法選擇[J];現(xiàn)代焊接;2009年01期

9 Neumann E;陳寧;;奧氏體焊縫檢測(cè)的現(xiàn)狀[J];無損檢測(cè);1993年01期

10 黃蔚莉;;國內(nèi)首款數(shù)字化管道焊縫檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)[J];焊管;2013年12期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 剛鐵;王東華;;一種新的X射線焊縫檢測(cè)圖象的缺陷提取方法[A];第十次全國焊接會(huì)議論文集（第2冊(cè)）[C];2001年

2 李劍峰;;應(yīng)用超聲相控陣技術(shù)對(duì)特殊結(jié)構(gòu)焊縫檢測(cè)[A];2011中國海事裝備技術(shù)論壇論文集[C];2011年

3 李曉琳;曹海靜;彭召斌;毛捷;;TOFD技術(shù)在齒輪焊縫檢測(cè)中的應(yīng)用仿真[A];中國聲學(xué)學(xué)會(huì)第十屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2013年

4 孔令維;;雙IR-192γ射線源檢測(cè)法在煤氣化關(guān)鍵設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)合攏焊縫檢測(cè)中的應(yīng)用[A];西南地區(qū)第十屆NDT學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2009年

5 侯霄晉;羅明文;;淺析掃查距離不足的對(duì)接焊縫超聲波檢測(cè)[A];'2015中國鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)大會(huì)論文集[C];2015年

6 胡堯;王新宇;;相控陣技術(shù)在鐵路焊縫探傷中的運(yùn)用[A];中國鐵道學(xué)會(huì)材料工藝委員會(huì)、工務(wù)委員會(huì)2018年鋼軌使用技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2018年

7 王鈺淞;王宏寶;;超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)在風(fēng)電塔筒焊縫檢測(cè)上的應(yīng)用初探[A];第六屆中國風(fēng)電后市場(chǎng)交流合作大會(huì)論文集[C];2019年

8 羅瑯;王建平;劉鴻彥;郗運(yùn)富;燕輝;錢輝;;鈦合金焊縫超聲檢測(cè)研究[A];2018遠(yuǎn)東無損檢測(cè)新技術(shù)論壇論文集[C];2018年

9 徐峰;劉海云;;電磁超聲技術(shù)在水電站蝸殼檢測(cè)中的應(yīng)用[A];2017遠(yuǎn)東無損檢測(cè)新技術(shù)論壇論文集[C];2017年

10 陳堯;盧超;陳果;;奧氏體不銹鋼焊縫相位相干成像降噪研究[A];2017遠(yuǎn)東無損檢測(cè)新技術(shù)論壇論文集[C];2017年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前8條

1 本報(bào)記者 王繼光;“火眼金睛”透焊縫[N];中國石油報(bào);2017年

2 記者 李兵　通訊員 曹克順;大機(jī)械用超聲波“體檢”：快,省![N];山西日?qǐng)?bào);2009年

3 王友明　記者 陳鐵;超高厚度焊縫檢測(cè)告別依賴進(jìn)口技術(shù)[N];中國質(zhì)量報(bào);2008年

4 記者 鄒俊川;國內(nèi)首款數(shù)字化管道焊縫檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)[N];四川日?qǐng)?bào);2013年

5 本報(bào)記者 周鳳珊 通訊員 岳雨若;管道做“B超” “診斷”全自動(dòng)[N];中國石油報(bào);2017年

6 通訊員 董靜;以國際視野力攀新高度[N];中國石油報(bào);2015年

7 本報(bào)記者 劉立巖　何志丹 李元瀅 李文樹 特約記者 李永哲 向二虎;技術(shù)與管理的完美結(jié)合[N];石油管道報(bào);2010年

8 李天靜　趙_g娜;搶險(xiǎn)中心完成蘭鄭長(zhǎng)寶雞段動(dòng)火改線工程[N];石油管道報(bào);2009年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 樂健;基于旋轉(zhuǎn)電弧傳感焊接機(jī)器人跟蹤矩形焊縫的研究[D];南昌大學(xué);2018年

2 劉念聰;基于γ射線的管道焊縫檢測(cè)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究[D];成都理工大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 黃色吉;基于主動(dòng)視覺的典型焊縫特征提取及實(shí)時(shí)跟蹤研究[D];上海交通大學(xué);2017年

2 李喜年;基于線激光傳感器的焊縫檢測(cè)打磨系統(tǒng)研究[D];華中科技大學(xué);2019年

3 陳旭;空間曲面焊縫軌跡自動(dòng)提取系統(tǒng)研究與開發(fā)[D];福州大學(xué);2018年

4 劉煒聰;K-TIG焊接窄間隙焊縫視覺跟蹤系統(tǒng)研究[D];華南理工大學(xué);2019年

5 韓曉勇;基于圖像處理的車輛焊縫間隙檢測(cè)技術(shù)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2019年

6 豆昌軍;弧焊機(jī)器人焊縫軌跡檢測(cè)及自動(dòng)尋位系統(tǒng)[D];成都理工大學(xué);2019年

7 宋賀;基于激光雙目視覺的焊縫自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2019年

8 王靜儀;基于PSD的薄板平面對(duì)接焊縫跟蹤系統(tǒng)開發(fā)[D];武漢科技大學(xué);2019年

9 劉江涌;燃料艙焊縫無損檢測(cè)技術(shù)研究[D];中北大學(xué);2019年

10 陳璨;基于OpenMV的螺旋埋弧焊鋼管焊縫跟蹤系統(tǒng)研究[D];長(zhǎng)江大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2797902