本文選題：自動(dòng)化焊接 + 激光視覺(jué)��； 參考：《深圳大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：基于激光視覺(jué)傳感的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)具有定位快、精度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),在批量化、個(gè)性化生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用前景。國(guó)內(nèi)對(duì)基于激光視覺(jué)傳感的弧焊機(jī)器人研究雖然取得了一些成果,但在系統(tǒng)集成度、柔性化、自主性等方面與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)仍有一定差距,能滿足企業(yè)生產(chǎn)要求的產(chǎn)品較少。因此,研發(fā)一種柔性強(qiáng)、自主性強(qiáng)的基于激光視覺(jué)傳感的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)具有重要意義。本文針對(duì)國(guó)內(nèi)某集裝箱制造企業(yè)的實(shí)際需求,自主開(kāi)發(fā)了一套基于激光視覺(jué)傳感的弧焊機(jī)器人系統(tǒng),該系統(tǒng)由工控機(jī)、PLC、6自由度機(jī)器人、自動(dòng)化焊接電源、基于結(jié)構(gòu)光的激光視覺(jué)傳感系統(tǒng)等組成。針對(duì)本文使用的6自由度機(jī)器人,建立了其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、求解了其坐標(biāo)變換矩陣、推導(dǎo)出了逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解析解。根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,提出了一種焊槍姿態(tài)保持的方法。根據(jù)相機(jī)在機(jī)器人末端坐標(biāo)系中的標(biāo)定參數(shù)計(jì)算焊縫特征點(diǎn)在機(jī)器人末端工具坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo),結(jié)合機(jī)器人的坐標(biāo)變換矩陣,最終求出焊縫特征點(diǎn)在機(jī)器人基坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置。提出了一種系統(tǒng)集成控制架構(gòu),以工控機(jī)和PLC為控制核心,分別對(duì)機(jī)器人和焊接電源系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理。由工控機(jī)將圖像處理得到的焊縫特征點(diǎn)位置信息發(fā)送給機(jī)器人,機(jī)器人按照給定位置沿焊縫運(yùn)動(dòng)。提出了一種由PLC控制自動(dòng)化焊接電源的控制方法,由PLC控制焊機(jī)的參數(shù)調(diào)節(jié)并監(jiān)測(cè)電弧狀態(tài)。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了工控機(jī)與機(jī)器人之間基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信、工控機(jī)與PLC之間基于PLC編程專用通信協(xié)議的串口通信。設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的軟件架構(gòu)和控制界面。針對(duì)T型接口焊接過(guò)程中可能產(chǎn)生的焊接熱變形進(jìn)行了理論分析,結(jié)合焊接工件尺寸提出了抑制熱變形的措施、計(jì)算了拘束力和臨界拘束長(zhǎng)度的理論值,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了焊接工裝。論文搭建、調(diào)試了所設(shè)計(jì)的基于激光視覺(jué)傳感的弧焊機(jī)器人系統(tǒng),并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。分別進(jìn)行了示教方式仿形走、基于視覺(jué)傳感的自主跟蹤焊縫實(shí)驗(yàn),最后進(jìn)行了自動(dòng)化焊接實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明,本文設(shè)計(jì)的基于激光視覺(jué)傳感的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)焊縫的跟蹤誤差小于0.96mm,焊接速度達(dá)到24cm/min,實(shí)現(xiàn)了T型316L不銹鋼材料的機(jī)器人自動(dòng)化焊接。
[Abstract]:The arc welding robot system based on laser vision sensor has the advantages of fast positioning, high precision and strong anti-interference ability, so it has a wide application prospect in mass and individualized production.Although some achievements have been made in the research of arc welding robot based on laser vision sensor, there is still a certain gap between domestic and foreign advanced technologies in system integration, flexibility and autonomy, and few products can meet the production requirements of enterprises.Therefore, it is of great significance to develop a flexible and autonomous arc welding robot system based on laser vision sensor.Aiming at the actual demand of a container manufacturing enterprise in China, this paper develops an arc welding robot system based on laser vision sensor. The system is composed of a 6-DOF robot and an automatic welding power source.Laser vision sensing system based on structured light, etc.The kinematics model of the 6-DOF robot used in this paper is established, its coordinate transformation matrix is solved, and the inverse kinematics analytical solution is derived.According to the kinematics model of robot, a method of welding torch attitude maintenance is proposed.According to the calibration parameters of the camera in the robot terminal coordinate system, the position coordinates of the weld seam feature points in the robot terminal tool coordinate system are calculated, and the coordinate transformation matrix of the robot is combined.Finally, the coordinate position of the weld seam feature point in the robot base coordinate system is obtained.A system integrated control architecture is proposed, which controls and manages the robot and the welding power supply system with the industrial control computer and PLC as the control core, respectively.The position information of the weld seam characteristic points obtained by image processing is sent to the robot by the industrial computer. The robot moves along the weld according to the given position.A control method of automatic welding power supply controlled by PLC is proposed. The parameters of the welding machine are controlled by PLC and the arc state is monitored.The network communication between IPC and robot based on TCP/IP protocol and the serial communication between IPC and PLC based on PLC programming protocol are designed and realized.The software architecture and control interface of the system are designed.Based on the theoretical analysis of the possible thermal deformation in the welding process of T-type interface, the measures to suppress the thermal deformation are put forward in combination with the size of the welded workpiece, and the theoretical values of the restraint force and the critical restraint length are calculated.On this basis, the welding tooling is designed.The design of arc welding robot system based on laser vision sensor is built and debugged in this paper.The experiment of self-tracking welding seam based on visual sensor was carried out, and the automatic welding experiment was carried out.The experiments show that the tracking error of arc welding robot system based on laser vision sensor is less than 0.96mm and the welding speed is 24cm / min. The robot automatic welding of T-type 316L stainless steel is realized.
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP242

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7 韓慶t，

本文編號(hào)：1755736