超声波传感器在波纹板折线焊缝跟踪中的应用

采用Banner公司生产的超声波传感器,分别在3种速度下跟踪波纹板一个波纹周期,通过TMS320LF2407A对传感器输出信号进行采样.采用快速傅里叶变换(fastfourier transform,FFT)分析采样数据,获取目标信号和干扰信号频率范围.设计了But-terworth数字滤波器,经滤波后发现,3种速度下波形一致,且在波纹板槽面与斜边交接处的折弯位置信号变化明显,而在顶面与斜边交接处的折弯位置信号变化会出现延迟或超前现象.根据超声波的传播特性分析这一现象,选择前者为检测对象.在500脉冲/s的速度下从固定起始点重复跟踪该折弯位置.结果表明,信号突变点即对应折弯位置,检测误差范围为-0.60^-0.04 mm.

折线焊缝跟踪数据融合

集装箱生产过程自动化的主要困难是波纹板与各梁之间的折线焊缝,12m长的波纹板各段的尺寸及角度在冲压成形时不可避免地存在误差,需要利用传感器实时检测波纹板各段的折弯点,才能实现焊缝跟踪。激光传感器检测各段波纹板槽与部分斜边,超声波传感器检测各段波纹板槽与顶,利用模糊贴近度对两传感器的检测信息进行融合处理,以避免传感器本身因素和环境因素造成传感器的测量值与目标值之间存在着不确定性的误差,获得较准确的折弯点位置。试验结果表明,测量值与目标值差小于0.5mm,满足焊接要求。

基于轨迹在线识别的3D折线焊缝机器人摆动GMAW实时跟踪方法

3D折线焊缝大量存在于海工装备、大型起重装备、物流运输装备等制造领域中,属于典型的复杂轨迹焊缝,主要通过示教再现的方式进行自动焊接。大量的重复示教工作严重限制了焊接效率和质量,实现焊缝实时跟踪是提高焊接质量和效率的有效途径。针对3D折线焊缝实时跟踪问题,建立一种基于轨迹在线识别的机器人摆动熔化极气体保护焊(Gasmetalarc welding,GMAW)实时跟踪系统。首先,提出一种基于点云数据处理的3D折线焊缝起焊点焊枪位姿检测方法,获取焊缝起焊点焊枪位姿;利用3D折线焊缝位姿信息在线快速提取方法获取焊接过程中焊缝位姿信息,实现焊缝轨迹在线识别。然后,利用摆动电弧偏差识别方法获取焊缝偏差。最后,提出一种基于轨迹在线识别的3D折线焊缝机器人摆动GMAW实时跟踪方法,利用模糊PID控制方法实现焊缝实时跟踪。针对折角范围为130°~230°的典型3D折线焊缝的焊接试验表明,起焊点寻位位置检测误差小于0.4mm,姿态估计误差小于1.8°,焊缝跟踪误差不超过0.4mm,满足3D折线焊缝实时跟踪的要求。

轮式机器人90°折线角焊缝跟踪运动动力学分析

为了研究路径规划中机器人不同转向中心对90°折线角焊缝跟踪过程的影响,对焊缝跟踪过程进行了分析,建立了轮式移动机器人运动学模型;对轮子接地面进行了受力分析,建立了考虑轮子变形情况下机器人动力学模型;最后对机器人跟踪过程运动、动力学进行了仿真分析和焊接试验研究.结果表明,机器人转向中心的选取对左、右驱动轮转动角速度以及水平滑块伸缩速度影响较大;转向过程中左、右驱动轮所需驱动力受转向中心影响很小,且大小近似恒定,可视为稳态转向;拐点处实际速度以及速度变化与焊接要求速度有关,与转向中心的选取无关.

移动机器人跟踪90°折线角焊缝的路径规划及直角点识别

针对焊接机器人对90°折线角焊缝焊接困难的问题,对基于旋转电弧传感器移动焊接机器人焊接90°折线角焊缝进行了研究。针对直角点处焊缝难以焊接到,提出了一种以直角点为分界点的分段路径规划,保证焊接到直角点处焊缝。通过研究旋转电弧传感器旋转轨迹在水平面的投影,建立了旋转电弧焊炬对角焊缝高度的几何模型,得到焊接过程中焊炬在一个旋转周期高度的变化,用以识别直角点。最后通过实验验证了方法的可行性。

旋转电弧传感移动机器人前倾后倾时对角焊缝的跟踪

旋转电弧传感的移动焊接机器人对90°折线角焊缝进行跟踪时,焊炬姿态先前倾,过了直角点后姿态为后倾,倾角最大为45°,焊炬倾角的变化将导致传感器对焊缝跟踪产生偏差。通过旋转电弧传感器旋转轨迹在水平面的投影得到了带倾角的旋转电弧传感器高度的几何模型,利用焊炬存在倾角时一个旋转周期内前后半周期高度的对称性,运用最小二乘法分别对旋转电弧焊炬前后半周期的焊接电流进行拟合,得到存在倾角时旋转电弧传感器对角焊缝识别的方法。最后,通过实验验证该方法的正确性和有效性。

基于工业焊接小车的视觉伺服控制算法研究

针对基于视觉传感器的焊接小车,提出了提高跟踪精度和鲁棒性的视觉伺服控制方法.首先,建立了图像特征的数学模型,并设计了错误数据的检测算法,其次,对于折线焊缝跟踪过程中存在的位置延迟问题,采用了一种自适应视觉伺服控制结构.这种自适应结构在线检测焊缝方向,并能够在焊缝方向发生变化时对控制参数进行相应的调整.针对该控制结构,设计了基于Kalman滤波器的焊缝方向变化检测算法、参考像素坐标调整算法以及预测与实时调整相结合的控制方法.焊缝自动跟踪实验表明所提方法具有较强的鲁棒性和较高的精度.