三维焊缝形貌信息的变基准测量数据处理方法

为了实现大型航空航天薄壁结构件的精密激光焊接,在研制开发"5+2"轴激光焊接测量系统的基础上,提出了一种变基准测量数据处理方法,通过齐次坐标变换,将表达在局部测量基准下的三维焊缝形貌信息转换到统一的机床基准下,建立了三维焊缝的几何模型,并对机床几何误差进行了分析与补偿。以某型号航空航天结构模拟件为例,通过在线测量、数据处理、几何建模以及编程加工进行验证,结果表明该方法能够满足实际加工的要求。

基于集成技术的三维焊缝检测传感器设计

设计了一种基于集成技术的三维焊缝检测传感器。为解决焊接加工自动化过程中三维焊缝的跟踪检测,将GMR焊枪悬浮高度传感器、焊缝检测传感器以及相应的微处理器有机结合并集成,从而使传感器实现小型化、智能化。针对焊接过程的非线性、多变性以及易受焊疤等干扰源干扰等问题,采用了智能控制策略实现三维焊缝检测,减小焊缝检测的盲区范围。实验结果表明:该传感器能够检测出空间三维焊缝,且焊缝跟踪精度高,达到了设计要求。

基于改进GWO-GRNN的管道焊缝三维重构测量

为提高双目相机不同位姿下焊缝的三维重构测量精度,提出一种基于立体视觉图像误差补偿的管道焊缝三维重构测量方法。采用改进灰狼算法(IGWO)优化广义回归神经网络(GRNN)补偿焊缝三维重构图像点的坐标误差。采用混沌映射、非线性收敛因子和最优记忆保存思想对GWO算法进行改进,通过8个标准测试函数进行仿真验证;利用优化后的GRNN模型对图像点坐标误差进行预测和补偿,计算三维坐标重构出焊缝点云,三维测量焊缝的焊宽、余高和长度。试验结果表明:该模型在双目相机不同的位姿状态下都能较准确地实现焊缝的三维重构,焊缝的三维测量相对误差在0.9%以内。

面向三维复杂焊缝的焊接机器人焊缝跟踪方法

机器人焊接技术具有质量稳定、效率高等特点,为实现空间内的三维复杂焊缝跟踪,提出基于分段扫描、滤波、特征点采集、路径规划的焊缝四步跟踪方法.通过安装于焊接机器人末端的激光传感器,以分段扫描方式连续多段采集焊缝数据;为提高跟踪精度,采用组合滤波的方式修正数据,有效降低焊件表面毛刺、数据失真和噪声等影响;通过特征点采集与坐标系标定确定焊接点;最后结合焊接机器人路径规划获得空间焊接路径.对二维S型焊缝与三维复杂焊缝进行了实验研究,结果表明提出的四步焊缝跟踪方法可形成完整的焊接路径,两种焊件平均跟踪误差约为0.296 mm和0.292 mm,满足机器人焊接跟踪误差低于0.5 mm的精度要求.表明所提出焊接跟踪方法的有效性,可为复杂焊缝的高精度跟踪和自动焊接研究提供有益参考.

三维曲线焊缝两种建模方法的比较

三维曲线焊缝建模是实现空间焊缝跟踪的关键问题之一。三维焊缝模型有利于减弱噪声干扰,提高系统的稳定性和鲁棒性,使得系统具有容错能力。采用三次参数曲线函数表示空间焊缝,使用最小二乘法建立焊缝的参数函数位置模型,接着使用三次B样条函数建立焊缝位置模型。使用位置模型和其它的特征点坐标之后得到了姿态模型中的方向矢量。分析了两种建模方法的性能,仿真试验证实在同类型和幅度的噪声干扰下,B样条函数模型优于参数曲线函数模型,能够很好地逼近原始三维曲线焊缝。

基于激光视觉传感器的实时焊缝三维计算系统

构建了一种基于视觉传感的焊缝三维模型实时计算系统,包括图像采集程序、图像预处理程序、视觉计算焊缝三维模型程序以及实时显示程序。在未焊接情况和GTAW(钨极氩弧焊)条件下进行试验,结果表明,该系统可以实时地获得被检测焊缝的三维模型,精度能够满足焊接需要,处理速度可以达到20fps,为焊缝自主跟踪奠定了基础。

一种基于三维空间的焊缝跟踪精度评价分析方法

为了提高弧焊机器人的焊缝跟踪精度,提出了一种新的焊缝跟踪精度的评价方法,建立了基于三维空间焊缝的精度评价模型,该模型建立了焊接电流、焊接速度和焊枪高度等多个焊接工艺参数与焊缝跟踪精度之间的模型关系.基于该模型,通过MATLAB对该模型进行仿真分析,验证了所提出精度分析方法和精度模型的正确性及有效性.结果表明,在焊缝跟踪过程中焊接电流和焊接速度对焊缝跟踪精度影响明显.该精度分析方法对于焊缝跟踪精度的评价具有一定的参照意义,并且在焊接工艺参数的合理选择时对焊缝跟踪精度具有重要影响.

基于GMR的三维智能传感器对V型焊缝的检测设计

简述了基于GMR的三维焊缝检测传感器。为解决焊接加工自动化过程中空间焊缝的跟踪检测,将GMR焊枪悬浮高度传感器、焊缝检测传感器以及相应的微处理器有机结合并集成,用于检测跟踪三维焊缝。文章主要介绍对V型焊缝的检测和对信号做出相应的处理。基于这种三维智能传感器的焊缝跟踪系统,能够检测出空间中的V型焊缝并在很大程度上减小了焊缝检测的盲区。实验结果表明:焊缝跟踪精度高并能够检测出空间复杂三维焊缝——V型焊缝,达到设计要求。

三维T形焊缝的双光束激光焊接及其焊缝跟踪控制

由于三维T形焊缝的焊接中存在双光束焊接结构特殊、三维焊接轨迹难以拟合、焊接变形量大的难点,针对三维T形焊缝的双光束焊接需求,在六轴联动机床上设计了双光束焊接平台的方案,根据焊件的三维模型,运用三维焊接路径控制技术,生成实际的三维双光束焊接路径;在双光束焊接过程中采用双路实时闭环焊缝跟踪技术,对焊接过程中的焊接变形引起的焊接偏差进行的跟踪.结果表明,双光束焊接平台的实施及其双路焊缝跟踪技术很好的满足了双光束激光焊接要求.

搅拌摩擦焊三维数控焊机搅拌头补偿研究

根据已研制的三维数控焊搅拌摩擦焊机结构,研究了搅拌头长度补偿模型,给出了搅拌头长度补偿计算公式及坐标转换关系。

基于GMR的三维智能传感器的设计与实现

简述了基于GMR的三维焊缝检测传感器。为解决焊接加工自动化过程中空间焊缝的跟踪检测,将GMR焊枪悬浮高度传感器、焊缝检测传感器以及相应的微处理器有机结合并集成,用于检测跟踪三维焊缝。基于这种三维智能传感器的焊缝跟踪系统,能够根据空间焊缝的多变性而采用不同的检测方法,大大减小了焊缝检测的盲区。实验结果表明:焊缝跟踪精度高并能够检测出空间复杂三维焊缝,达到设计要求。

基于双目视觉的船舱格子间角焊缝路径识别

针对船舱格子间工作空间狭小,大型自动化设备难以完成舱内自动焊接的问题,提出了一种基于双目视觉获取焊缝路径三维信息的策略。基于张正友标定原理获取双目系统基本参数后,利用C++与OpenCV编写了自适应阈值的二值化处理、改进的Sobel轮廓提取算子、非连续像素点筛除等程序,对双目相机采集的图像进行处理,提取了清晰、低噪点的直角角焊缝中心轮廓图像。基于BM特征点匹配算法与像素点扫描方法,得到了焊缝轮廓上连续特征点的三维信息数据集,利用Origin作图软件拟合后生成了三维直角角焊缝路径。为了验证双目系统测距精度与鲁棒性,设计了可升降、角度可调的滑轨万向节组合模块,实现了从不同拍摄角度、高度采集焊缝图像,并对焊缝上设置的等距特征点的距离进行识别。试验结果表明,当拍摄偏角在30°之内,或正拍高度在150~190 mm内变化时,测距偏差都可以控制在2 mm内,基本满足焊接的精度与稳定性要求,并为焊接的自动化循迹过程提供了数据基础。

一种紧凑式柔性化焊缝视觉跟踪系统

针对现有焊缝视觉跟踪装置结构尺寸大及跟踪高度不可变使其应用场合受限的弊端,研究一种紧凑式柔性化焊缝视觉跟踪方法。首先,研究紧凑式柔性化焊缝视觉跟踪原理并研制实物装置;其次,结合焊缝视觉跟踪装置结构参数,研究其光路调整角度与跟踪高度之间映射关系;接着,基于图像特征参数,建立焊缝三维轨迹数学模型;最后,结合实验验证该系统在不同跟踪高度下光路调整角度、焊缝三维轨迹数学模型的精确及可靠性。该研究为焊接过程的智能化、柔性化提供了理论基础及技术支持。

基于旋转电弧传感方式的焊接机器人路径生成方法

介绍了一种空间全位置焊接条件下的焊枪姿态自动规划方法.系统以旋转电弧传感器和工业机器人为平台而采集焊接电流数据,通过对电流处理,提取焊枪的姿态和焊缝的位置信息,据此计算机器人的运动轨迹;使焊枪自动跟踪平滑的三维焊缝,并随焊缝调整焊枪姿态;同时根据不同情况调整焊接参数,在焊缝终点自动结束焊接过程.最后,基于工业机器人的实验数据仿真,验证了所设计方案的可行性和有效性.结果表明:焊枪姿态自动规划方法可以自动跟踪三维焊缝和自动调整参数,且不需要另外附加传感器,使其成本降低和系统的复杂程度简化;焊枪姿态自动规划方法使得生产更加自动化,且前进速度均匀,焊接角度有保证,对提高焊接质量很有益.

利用环形激光视觉传感的焊缝三维恢复

为了实现复杂条件下的焊缝检测与跟踪,通过激光扫描技术,开发了环形激光视觉传感器,与机器人手爪一起构成焊接机器人"手-眼"系统,从而获得焊缝三维信息。改善了传统的点状或线条状激光视觉传感器信息量少、解释模糊以及跟踪方向单一等问题。研究了用于焊缝定位与跟踪的环形激光视觉传感器系统的内外参量标定,提出了实现焊缝三维计算的模型,最后,以对接接头、搭接接头、角接接头为对象进行了试验验证,并对标定精度进行了分析。结果表明:环形激光在不同的焊缝表现了不同的形态,结合标定试验结果,能够计算被检测焊缝的三维坐标,计算精度能够满足试验要求。

有源植入式医疗器械外壳封装工艺分析

本文分析了植入式有源医疗器械外壳封装的特点及国产三维激光焊接机的性能,通过对心脏起搏器钛外壳的激光焊接封装试验,介绍了钛外壳三维焊缝轨迹焊接的主要工艺方法及关键控制参数,同时提出了对这类产品外壳设计的一些要点。

BIM技术在管道焊接质量控制及工艺管理中的应用

焊接是一种将材料永久连接并成为具有给定功能结构的制造技术。目前,大多数安装工程中,焊接是必不可少的一项连接技术,且直接影响到产品的质量、可靠性、寿命、生产的成本及效率等。因此,在机电安装工程中,如何有效地制定焊接工艺、控制焊接质量至关重要。对于粗放型的建筑施工现场,把控好施工现场的各类不利因素,确保焊接工艺的正确实施,是保障焊接质量的关键所在。基于此,文章探讨了基于BIM技术的管道焊缝质量控制及管理,以供参考。

曲面特种焊缝生产主要缺陷及原因分析

一种钛合金三维曲面特种焊缝的焊接是设备生产制造中的关键工序,该特种焊缝属于小径厚壁管的精密焊缝,焊接质量要求极高。对曲面特种焊缝生产实施了过程方法管理,分析确定了曲面特种焊缝主要焊接缺陷为焊宽不足和焊接未熔合;对区间工艺参数进行调整,能够有效控制局部区域焊缝宽度不足的缺陷;焊接未熔合受设备和人员技能的共同影响。