在现代焊接制造中,示教再现型焊接机器人难以满足高效率的生产要求,机器人焊接自动化已经成为了必然趋势。目前,基于线结构光传感器的方法以其测量精度高和抗干扰性好等优点成为了***为有效的焊缝跟踪方式并受到了广泛的关注。

主要工作包括以下几个方面:

1)机器人焊缝跟踪系统的标定分析线结构光视觉模型的测量原理,采用一种直接标定法求解线激光平面方程。针对这一多系统相互关联的复杂标定问题,分析各子系统之间的连接关系,利用标定好的视觉系统和机器人系统作为测量工具,完成整个机器人焊缝跟踪系统的标定。

2)焊缝图像特征点的检测算法研究对当前的焊缝图像特征点检测技术进行了分析与研究,在嵌入式开发平台下设计了一套完善的图像处理算法。经过简单的图像预处理后,通过一种快速准确的提取算法进行条纹中心线的提取,利用直接交点法以及一种端点检测法实现条纹特征点的识别。并且在各种干扰条件下进行检测实验,考察了图像处理系统的实时性和可靠性。

3)焊缝跟踪方法研究针对折线型焊缝提出了一种基于预测量的焊缝跟踪方法,通过焊缝轮廓预测量、拐点识别与拐角辨认以及实时焊缝跟踪三个步骤解决了线性插补算法在拐角处产生的轨迹变形失真问题。同时,引入自动校正算法减小实际生产中由于装配误差带来的影响,确保系统在受到外界干扰时仍具有较好的稳定性和精度。

4)机器人焊缝跟踪实验与分析设计并搭建了实验平台,通过实验验证了系统标定方法的正确性、视觉测量系统的准确性以及自动校正方法的有效性。分别采用直线插补方法与本文提出的焊缝跟踪方法在不同速度状态下进行了焊缝跟踪实验与对比分析,据此评估了机器人焊缝跟踪系统的跟踪性能。

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