基于蒙特卡洛法的箱型钢结构焊接机器人工作空间分析

机器人的工作空间是衡量其适用范围和工作能力的重要运动学指标。在简要介绍5自由度箱型钢结构轨道式焊接机器人的基本结构之后,采用D-H法分别建立了该机器人在直线段和圆弧段轨道的运动学模型。将运动学模型转换至以箱型钢中心为基准的坐标系,基于蒙特卡洛法采用工程软件MATLAB对机器人的工作空间进行了仿真分析,仿真结果表明所设计焊接机器人的工作空间形状紧凑,与所期望的实际需求相符。综合考虑机器人工作空间与实际机械结构约束,确定了该机器人所适用的箱型钢结构尺寸范围。

基于激光结构光的视觉传感器的图像处理技术研究应用及展望

基于激光结构光的视觉传感技术是目前实现焊接过程自动化和智能化的主流传感技术。简要介绍了基于激光结构光的不同类型的视觉传感器及其在焊接领域的典型应用。针对图像处理过程中的图像预处理、激光中心线提取、特征点识别这3个阶段,分别详述了每个阶段的传统图像处理算法,并针对一些焊接领域应用的典型场景,举例说明了更具特色的图像处理算法及其应用所获得的图像处理效果,包括检测精度和实时性。最后,对基于激光结构光的视觉传感技术在焊接领域的进一步研究和应用以及未来的发展方向进行了展望。

焊接电弧图像的边缘检测及其批处理算法

借助高速摄像捕捉不同时刻的焊接电弧图像,通过图像处理识别其边缘并提取其特征参数,可以实现对电弧燃烧和焊接过程稳定性的量化评价.在分析电弧图像灰度特征的基础上,基于传统图像处理和形态学图像处理,提出了电弧图像边缘辨识的2种简化算法,并从程序运行时间和边缘检测精度两方面,对比了传统图像处理的Sobel边缘检测算法与形态学边缘检测算法的优劣.选取传统图像处理简化算法构建了图像批处理程序,通过在原始电弧图像中添加随机高斯噪声和对TIG-MIG复合电弧图像边缘的准确识别来检验程序的性能.结果表明,所构建的图像批处理程序有良好抗干扰能力和适用性.

焊接可视化技术的发展与研究现状

焊接可视化过程由视觉检测、信息处理和智能控制三部分组成。概述了与不同检测信号对应的图像检测法、红外热像法、基于焊缝缺陷成像的无损检测可视化及基于熔池振荡的可视化测量等方法,并从不同角度对主动视觉法与被动视觉法的优缺点进行了对比。介绍了信息处理软件的系统开发方法,以及图像处理技术在焊接可视化中的应用现状。叙述了可视化过程的智能控制所涉及的控制方法。针对焊接可视化技术的未来发展给出了积极的预期和展望。

焊接电弧行为特征和稳定性评价研究与进展

电弧是最常用的焊接热源,对焊接电流和电弧电压的动态变化规律、电弧形态及其动态行为和特征参数等进行研究和分析,可实现对焊接过程稳定性的评价和有效控制,有助于提高焊接制造的智能化水平、焊缝成形和焊接接头质量。归纳总结了国内外学者在分析处理焊接电流和电弧电压信号以对焊接工艺稳定性进行评价、基于视觉传感和图像处理的电弧燃烧和熔滴过渡行为表征和定量分析、焊接电弧数值模拟等方面的研究和发展,以期对焊接电弧及其动态行为特征的研究方法、现状有一个全面和充分的认识,促进研究工作的深入开展和在工程实际的广泛应用。

基于图像的电弧波动行为表征及保护气体流量影响规律

焊接电弧的波动行为影响焊接工艺过程的稳定性和焊缝成形质量。借助于高速摄像并采用图像处理技术,提出了一种基于电弧图像特征的电弧波动幅度半定量表征方法,研究了保护气体流量对电弧波动的影响规律。试验和分析结果表明,受保护气流影响,电弧的波动行为以横向(电弧宽度方向)波动为主,且随着焊接电流的增加,电弧的综合波动幅度明显下降,但横向波动的比重增大。随着保护气体流量的增大,电弧的波动幅度增加,小电流焊接时,电弧波动对气体流量的变化更为敏感。研究结果可为实际焊接中的保护气体流量选择提供参考和依据。

高效化多电弧气体保护焊接技术

多电弧气体保护焊借助各电弧之间的相互作用,能够获得比传统单电弧气体保护焊更合理的电弧热力分布和优良的焊缝成形质量,是气体保护焊实现高效化焊接的重要途径。较之其他新型高效焊接方法,如激光焊及其与电弧复合焊、电子束焊、搅拌摩擦焊等,多电弧气体保护焊的焊接成本低、配套设施齐全、适应性强,具有显著的工业应用价值和广阔的发展前景。按照单面、双面焊接方式和组合电极种类的不同,分类介绍了典型的多电弧气体保护焊接技术的原理、特点及应用,分析其存在的问题,并简单论述其未来发展方向。

不锈钢搭接激光非熔透焊接头疲劳性能的研究

随着不锈钢轨道客车的不断发展,目前车体焊装中主要采用的电阻点焊技术将会逐渐被激光焊接取代。该文针对SUS301L奥氏体不锈钢搭接激光非熔透焊接头进行疲劳性能研究,通过数据处理建立并绘制了接头的S-N曲线,以此对不锈钢搭接激光焊接头的疲劳性能进行分析与研究。

焊接电弧形貌判别模型及钨极高度的影响规律

在不同的焊接工艺参数下,电弧具有不同的几何形貌,焊接工艺参数的改变会实时地引起电弧形貌发生变化。借助高速摄像和图像处理技术,通过将弧柱边缘像素点的坐标从图像坐标系转换至以弧柱质心为原点的极坐标系,该文提出了一种基于极坐标的电弧形貌判别模型,实现了电弧形貌的有效识别,并研究了不同焊接电流下电弧形貌与钨极高度的定量关系。试验结果表明:在不同的焊接电流和钨极高度下,电弧存在扁锥形、钟罩形、长锥形和长条形4种典型形貌。电弧呈现钟罩形时,电弧的横向摆动幅度较小,有利于焊接电弧的稳定燃烧和保证焊缝成形质量。随着焊接电流的变化,不同电弧形貌对应的钨极高度范围也会发生改变。基于电弧形貌的钨极高度控制策略,为自动化焊接中实时控制钨极高度提供了新途径。

焊接领域激光结构光视觉传感技术的研究及应用

基于激光结构光的视觉传感技术是实现焊接坡口检测、焊缝跟踪和焊接机器人路径规划等的主要技术手段和基础。介绍了基于激光结构光的视觉传感技术应用于焊接领域的优势,分析了其基本检测原理,归纳总结了该技术在焊接领域的研究热点和发展方向。通过探讨各种激光结构光视觉传感器的原理和特征,对其进行了全面的总结和全新的分类,并详细介绍了它们各自的技术特点及研究进展。最后,对基于激光结构光的视觉传感技术存在的问题进行了探讨,以期促进该技术的进一步研究和应用。