【摘要】：由于傳統(tǒng)的人工焊接存在著生產(chǎn)效率低、環(huán)境惡劣等問題,為了解決此類問題可以利用焊接自動化設(shè)備代替工人進行焊接。焊縫自動跟蹤技術(shù)是實現(xiàn)焊接自動化的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。焊接傳感技術(shù)又是實現(xiàn)焊縫自動跟蹤的前提條件,與超聲波、電弧等傳感技術(shù)相比,結(jié)構(gòu)光視覺傳感憑著獲取的信息量大、靈敏度和測量精度高、抗強電場和強磁場的干擾能力強、適用于不同形式焊縫等強大的優(yōu)勢,成為了焊縫跟蹤研究者研究的熱點對象。焊縫自動跟蹤對實現(xiàn)焊接自動化具有關(guān)鍵性的作用,本文著力對自動焊縫跟蹤技術(shù)進行了研究,并結(jié)合焊縫跟蹤系統(tǒng)的工作原理,以常見的焊接結(jié)構(gòu)作為對象,分析了不同傳感器在實際應(yīng)用中的優(yōu)缺點,綜合考慮了視覺傳感器應(yīng)用的技術(shù)難點和發(fā)展現(xiàn)狀,最終將整個系統(tǒng)分為了三個部分:視覺系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)、行走機構(gòu)。其中,視覺系統(tǒng)采用了結(jié)構(gòu)光法,使相機與線激光器封裝在一起;運動控制系統(tǒng)主要含有圖像采集卡、運動控制卡、工控機以及焊縫跟蹤的專業(yè)軟件等;行走機構(gòu)由伺服系統(tǒng)和傳動機構(gòu)組成。將焊接件放置在平臺上,視覺傳感器中的線激光器照射在焊接件上,在焊接件表面形成一條線激光,同時視覺傳感器中的相機獲取帶有激光線條的焊縫圖像,并將圖像傳給工控機,工控機利用已經(jīng)編寫好的焊縫跟蹤專業(yè)軟件對該圖像進行圖像濾波、圖像二值化、輪廓提取、中心線提取、中心點的定位,得到焊縫中心點的坐標位置后再與當(dāng)前焊槍的位置進行比對求出偏差量,再通過設(shè)計好的模糊控制算法將偏差量換算成驅(qū)動伺服系統(tǒng)的脈沖數(shù)量,脈沖數(shù)量轉(zhuǎn)換為控制信號傳給作為執(zhí)行機構(gòu)的伺服系統(tǒng),伺服系統(tǒng)根據(jù)控制信息完成對焊槍的位置調(diào)整,最終實現(xiàn)焊縫實時跟蹤的效果。本系統(tǒng)搭建完成后,做了兩次實驗。實驗一是焊縫跟蹤實驗,用點激光代替焊槍,并在焊接件上對需要焊接的點做了標記,完成模擬焊接實驗,記錄實驗數(shù)據(jù),實驗結(jié)果表明,系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性滿足設(shè)計要求,可以進行真正的焊接實驗;實驗二在前一個實驗的基礎(chǔ)上,將點激光換成焊槍進行真正的焊接實驗,實驗結(jié)果表明,在真正的焊接過程中系統(tǒng)也能清晰的識別焊縫并完成自動跟蹤。
【圖文】：

圖 1.1 智能焊縫實時跟蹤系列 圖 1.2 智能焊縫離線尋位系 1.3 所示是德國的 Scansonic 公司研發(fā)的焊縫跟蹤定位系強的抗干擾能力和自適應(yīng)能力被廣泛的應(yīng)用于制造業(yè)中。合金等材料對與它都比較容易焊接，該系統(tǒng)可以應(yīng)用于弧等離子焊接中。圖 1.3 Scansonic 公司的 TH6D 系統(tǒng)

圖 1.1 智能焊縫實時跟蹤系列 圖 1.2 智能焊縫離線尋位系 1.3 所示是德國的 Scansonic 公司研發(fā)的焊縫跟蹤定位系強的抗干擾能力和自適應(yīng)能力被廣泛的應(yīng)用于制造業(yè)中。合金等材料對與它都比較容易焊接，該系統(tǒng)可以應(yīng)用于弧等離子焊接中。圖 1.3 Scansonic 公司的 TH6D 系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.41;TG441.7

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本文編號：2649154