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342

作者：

孙美

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摘要：

从整体上看,已有的焊接机器人系统大多属于第一代示教再现型或第二代离线编程型机器人,不具备适应焊接环境和作业条件变化的能力.因此,使焊接机器人根据各种传感技术感知环境变化进行自动调节,实现自主焊接作业,对提高焊接机器人智能化水平具有十分重要的现实意义. 本文针对焊缝识别与实时跟踪问题开展研究,融合立体视觉,三维重建,多传感器数据融合技术,搭建基于单目立体视觉的移动焊接机器人焊缝检测系统的实验平台,并围绕焊缝数据提取,焊缝三维信息重建及焊缝跟踪控制等关键技术进行了理论与实验研究.具体工作主要包括以下几个方面: (1)完成了具有焊缝检测与跟踪功能的移动焊接机器人实验平台的构建. (2)设计了基于卡尔曼滤波算法的摄像机标定的两步法实验流程,对搭建的视觉系统进行摄像机五参数模型标定,并结合手眼标定模型实现了机器人焊枪坐标系与摄像机坐标系的标定.实验结果表明:利用两步法进行的卡尔曼滤波五参数模型标定算法与直接利用传统的标定方法和基于卡尔曼滤波的四参数模型标定算法相比,标定精度高. (3)研究了基于单目立体视觉的焊缝三维信息重建,对采集的焊缝进行图像预处理以获取焊缝特征点,根据单目立体视觉三维测量原理,对焊缝特征点进行三维坐标变换,据此进行焊缝三维信息重建,满足焊接工艺要求.此外,提出了一种简单的焊缝特征点提取新方法,该方法将特征点检测问题转换为交点累积空间中寻找局部极值的问题,与传统算法相比能够更好的避免伪特征点. (4)针对焊缝跟踪中焊枪偏差调节问题,利用多传感器数据融合技术检测焊缝位置,据此以驱动十字滑块运动拖动焊枪移动的电机为控制对象,提出了基于双权值神经网络的PID控制器模型用以实现焊枪对焊缝的跟踪.仿真结果表明:该控制器用于焊缝跟踪控制具有较快的响应速度与较高的精度. 本课题对基于机器视觉的焊缝识别与跟踪关键技术进行了理论和实验研究,构建的实验平台及提出的方法,有助于提高移动焊接机器人焊缝跟踪精度,稳定性,提升移动焊接机器人测控系统的智能性.并为将来移动焊接机器人更高层次的理论与方法研究提供了可靠的实验平台及理论基础.

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关键词：

立体视觉 移动焊接机器人 焊缝识别 焊缝跟踪

被引量：

2

年份：

2013