基于微束等离子弧的焊缝跟踪

进行了基于微束等离子弧的焊缝跟踪传感可行性研究。利用微束等离子弧发生器产生非转移等离子弧,测量喷嘴与工件之间的等离子焰流的等效电阻,试验发现,该等效电阻与喷嘴距工件的高度之间有明确的对应关系,配合适当的扫描装置,可实现焊缝位置检测功能。进行了维弧电流、喷嘴结构、电极直径、离子气流量等参数对该等效电阻的影响试验,为这种传感方式在实际应用中的各参数选择,提供了试验依据。

提高焊接生产率的途径

本文综述了各种提高焊接生产率的工艺，介绍它们的原理、特点及适用范围。

基于立体视觉的遥控焊接机器人任务空间三维建模

为了克服人工遥操作的缺点,需要提高遥控焊接机器人的智能水平。准确的任务空间三维建模是遥控机器人规划、运动控制和其它自动化功能的基础。使用立体视觉技术对遥控焊接进行任务空间分析和三维重建。其中的立体匹配利用人机交互并结合亚像素角点特征提取算法完成。该算法先检测Harris角点,然后进行亚像素优化,克服了视觉自动建模中计算复杂、鲁棒性差的缺点。任务空间三维重建的试验结果表明了该技术的可行性。

基于Pro/Toolkit的弧面分度凸轮的CAD系统开发

弧面分度凸轮设计繁琐,为此利用Pro/Toolkit在Pro/Engineer平台上开发了一个弧面分度凸轮的设计系统,以辅助设计人员进行设计,简化设计过程。通过对凸轮的参数化设计,并利用计算机自动生成凸轮轮廓曲面数据点的方法,完成了对弧面分度凸轮的设计。

脉冲熔化极气体保护焊熔池图像的检测与处理

利用CCD摄像机和复合滤光技术建立了一套熔池图像实时采集系统。利用光谱分析,提出了适合于脉冲熔化极气体保护焊(P-GMAW)熔池成像的滤光光谱窗口,并对中心波长分别为665nm和1064nm滤光系统的成像质量进行了分析。分析了P-GMAW单个脉冲内的不同时刻的熔池图像,研究表明脉冲基值结束期间为最佳的取像时刻。使用中心波长为665nm的滤光系统,从熔池正后方取像,获取了清晰的熔池图像。针对所获取的典型的P-GMAW熔池图像,详细研究了其成像机理。开发了一套熔池图像处理程序,利用该程序提取了完整的熔池轮廓。

TIG-MIG复合焊电弧特性机理分析

采用TIG-MIG复合焊电弧改善传统单一TIG及MIG焊的不足.基于PID闭环控制,实现恒流恒压外特性输出,从而实现TIG-MIG电弧复合.研究了复合电弧的电弧特性、熔滴过渡形式及不同极性接法对焊缝的影响.结果表明,TIG焊电弧对MIG焊电弧具有良好的维弧作用.TIG-MIG焊电弧复合熔滴过渡过程,TIG焊电弧稳定燃烧,为了保持最小的能量消耗而作用于熔滴上,对熔滴具有加热作用.直流反接具有良好的阴极雾化清理作用.TIG-MIG焊电弧复合能够有效降低焊接飞溅,促进焊缝铺展及成形,实现高效化、优质化的焊接.

摄像机标定中亚像素级角点检测算法

针对摄像机标定模板图像的角点检测问题,提出了两种简便而有效的亚像素级精度的提取算法。先用传统的Harris算子检测出像素级的角点坐标,然后再求取亚像素级角点坐标。一种方法是用二次多项式去逼近周围3×3领域内的角点反应函数,用线性解法求得亚像素级角点坐标;另一种方法是从亚像素角点到周围像素点的矢量应垂直于图像的灰度梯度这个观察事实得到的,通过最小化误差函数的迭代方法来获得亚像素级精度的坐标值。文中提出的亚像素级角点检测方法定位精度高,摄像机标定试验中,得到的重投影平均偏差小于0.15个像素。

机器人多层多道焊缝激光视觉焊道的识别

厚板多层多道焊缝形状特征的自动识别,对保证焊接质量和实现机器人自动化焊接生产具有重要意义.文中建立了基于条形激光源CCD视觉传感多道焊缝自动检测系统,通过对多道焊缝激光条纹图像特征的分析,提出了合理的图形处理识别流程,即经过图像平滑处理、纵向灰度梯度法识别条纹中心、再经过二重斜率平滑处理、多个峰值搜索等处理流程,可获得焊缝形状的四个拐点,为焊缝跟踪、弧长控制和焊枪位姿调整提供了重要的信息,其图像处理结果与试验结果相吻合.

双面双弧焊机器人主从协调运动控制

为了实现低合金高强钢厚板机器人焊接,研究了一种不清根的双面双弧焊机器人柔性加工系统,系统采用集散控制,双面双机器人采用主从协调控制策略,Motoman机器人为主手(正面),KUKA机器人为从手(背面),建立该系统协调运动的算法模型,根据主手焊枪末端位置和姿态,以工件基准路径平面为对称面,经过运动学坐标变换,推导出背面从手机器人工具末端的运动路径点,从而控制从手跟随主手协调运动,经过双机器人协调试验,结果表明,该算法能满足双面双机器人焊接要求.

基于PMAC的开放式弧焊机器人控制系统

针对V01弧焊机器人控制器结构封闭,不能进行离线编程和集成焊接传感器的缺点,设计了一种基于PMAC的开放式机器人控制器。文中给出了控制器分层的系统体系和结构化的功能单元组成的控制系统体系结构,根据该体系结构设计了机器人的伺服系统和控制器的硬件结构;采用面向对象技术和模块化的思想开发了系统的控制软件。

TC4合金TIG焊接头组织转变与力学性能分析

针对TC4合金TIG焊接头微观组织特征以及焊接过程中的组织转变规律进行了研究,并对接头力学性能进行了分析.经历TIG焊接热循环之后,焊缝及热影响区粗晶区晶粒严重粗化,热影响区晶粒尺寸具有突变特征,过渡区组织呈带状分布,不存在明显的细晶区.升温过程中(α+β)→β转变过程包括两个阶段:原始β→高温β转变和原始α→高温β转变,而且在原始α→高温β转变开始之前,原始β→高温β转变已经完成.冷却过程中在β→α′转变区间冷速较慢时,α′相首先在高温β晶界上形核,并向晶内生长,生成针状α′;在快速冷却时,α′相在晶内大量形核,形成"筐篮"组织.硬度测量结果表明,粗晶区部位存在一个软化区;接头抗拉强度与母材接近,接头性能优异.

不同型号双焊接机器人协调控制

采用集散控制策略和网络通信技术实现了不同型号双焊接机器人的协调控制.双机器人采用主从协调运动控制方式,KUKA机器人为主手,Motoman机器人为从手.建立了双机器人协调运动的模型,提出了优化的主从协调运动控制算法.控制系统实现了对双机器人实时状态监控和远程运动控制.最后,进行了验证实验.

P-GMAW熔池双面视觉传感与图像处理

视觉是手工焊接最重要的信息获取手段,为了模拟这一过程,建立了一套脉冲熔化极气体保护焊(P-GMAW)的双面实时视觉传感系统.利用被动光源视觉传感方法,研究了P-GMAW正反面熔池成像的滤光方法、成像时间、成像机理.结果表明,利用中心波长为665nm的窄带滤光片在脉冲基值结束期间取像,可以获取清晰的P-GMAW正面熔池图像;利用中性减光技术,可以获取清晰的反面熔池图像.分析表明,正反面成像的主要光源均来自于熔池的自身辐射,因此,成像质量可靠.针对不同的熔池图像特征,提出了相应的图像处理算法,实现了正反面熔池边界的提取.

基于人机工程的主从机器人遥控焊接焊缝跟踪误差分析

主从机器人遥控焊接要求具有较高的运动轨迹跟踪精度和足够的焊接速度,但是当操作者手动操作主机器人控制从机器人末端焊枪跟踪焊缝时,焊缝跟踪精度不能满足焊接要求的原因至今未知.文中开发了一套由主端控制器、从机器人、工控机和激光传感器组成的主从机器人遥控焊接系统.从人机工程的角度分析了操作者手动操作主机器人控制从机器人末端焊枪跟踪直线焊缝时,影响焊缝跟踪精度的因素.结果表明,操作者的反应时间越长,焊缝跟踪精度越低,并且为了保证焊接过程的稳定性和焊接质量,焊接速度应该由机器人控制.

机器人弧焊离线编程系统协调运动的实现

在焊接机器人柔性加工单元应用中,为保证焊枪与焊缝在弧焊过程中始终处于接头成型良好的焊接位置,需要机器人和变位机协调运动.ACADOLP弧焊离线编程系统实现了协调运动,阐述了该系统中的协调运动的算法原理.将协调运动分解为协调直线运动和协调圆弧运动,并给出了一种实现系统协调运动功能的方法,即变位机作为主手,机器人为从手,机器人跟踪变位机进行运动,实验验证了这种方法的可行性.

应用于遥控焊接的激光视觉传感辅助遥控示教

提出了用于遥控焊接的激光视觉传感辅助遥控示教技术。克服了基于立体视觉显示遥控示教的缺点,操作者工作强度减轻。通过激光视觉传感提取焊缝特征点作为示教点,提高了识别精度。空间鼠标作为远端焊接机器人的手控器,提高了操作的灵活性。实现了对平面曲线焊缝和复杂空间焊缝的遥控示教。结果表明,此技术可以大大减少操作者的示教时间;示教路径精确;焊接过程自动执行,避免了远程操作的时间延迟影响,对遥控焊接在实际工程的应用有较高的价值。

基于机器人遥操作的遥控焊接最新研究进展

用于遥控焊接的机器人遥操作系统(weldingteleroboticssystem,简称WTRS)结合了机器人遥操作技术与焊接技术。通过综述基于机器人遥操作的遥控焊接研究最新进展,分析了遥控焊接中存在的主要问题,对基于临场感技术,图形仿真机器人遥操作系统关键技术在焊接中的应用进行了探讨,强调了用于遥控焊接领域的遥操作控制策略和系统体系结构,并探讨了WTRS的研究方向和发展趋势。

固定电弧等离子弧焊接热传导的数值计算

针对固定电弧等离子弧焊接过程建立了二维稳态热传导模型 ,在模型中考虑了工件表面与周围环境换热及辐射散热对整个焊接热过程的影响 ,并且将焊接电流在流经工件时产生的焦耳热作为热能方程的源项进行计算。针对所建立的模型 ,采用大型商业软件PHOENICS(Parabolichyperbolicorellipticnumericalintegrationcodeseries)对工件中的温度场以及电流密度的分布进行了计算。采用该软件对焊接热过程进行数值模拟 ,可以很方便地对求解变量和边界条件进行操作 ,显著提高了效率。比较结果显示 。

P-GMAW正面熔透特征量及视觉传感方位

在焊缝成形过程控制中,由于受焊接结构的限制,常常需要从工件正面来检测熔透情况。文中分析了薄板脉冲熔化极气体保护焊(P-GMAW)全熔透过程的成形规律,从熔融金属体积量出发,提出了可以反映熔透的正面熔池及焊缝特征参量。从多个角度观察熔池,获取了清晰的脉冲基值期间熔池图像,针对所提出的特征参量,分析了各个观察视角的优缺点。针对管焊缝,研究了其水平视角传感方法。

弧焊机器人离线编程与仿真技术的研究现状及发展趋势

根据中国弧焊机器人的应用情况和发展需要,传统的工业机器人在线示教已经不能满足生产需求,弧焊离线编程与仿真技术越来越受到生产厂家的重视。文中在分析弧焊机器人离线编程与仿真技术的特点基础上,详细阐述了焊接机器人离线编程与仿真技术目前在国内外相关领域的研究现状。特征建模、对工件和机器人工作单元的标定、自动编程技术等是弧焊机器人离线编程与仿真的核心技术,稳定高效的标定算法和传感器集成是机器人弧焊离线编程系统实用化的关键技术。