可折展圆筒类结构件焊缝测量研究

从可折展圆筒类结构件焊缝图像中精确有效地测量出焊缝的完整尺寸是保障焊接产品可靠性和安全性的基础,为此提出可折展圆筒类结构件焊缝测量研究。根据主动视觉识别技术搭建其焊缝图像采集系统,完成焊缝图像采集,利用图像灰度化、滤波对其增强处理。基于背景校正的Otsu阈值分割方法和孤点滤波算法,得到更高精度的焊缝区域图像。采用灰度中心法求出其焊缝中心线,将其作为基准值,对焊缝宽度和长度进行测量,以实现对焊缝尺寸的快速获取。试验结果表明,所提方法不受焊缝周围环境噪声的影响,其焊缝测量精度、效率及稳定性高。

基于结构光立体视觉的焊缝测量

提出了一种基于结构光立体视觉的焊缝测量方法 ,并给出了一种简单的摄像机与激光器标定方法。它采用安装在机器人末端的两台摄像机和一只激光器构成测量系统 ,激光器发出的光束经平凸柱面镜变成光平面 ,在焊件上形成条纹。两台摄像机同步采集该条纹图像 ,结合机器人末端位姿与摄像机参数 ,对于条纹上的每个特征点可以获得三组空间坐标。对这三组坐标进行信息融合 ,可以更加精确的获得特征点的空间坐标。进行的V形焊缝测量与跟踪试验表明 ,该方法具有实时性好、测量精度较高、标定简单。

基于条纹式激光传感器的焊缝测量系统研究

焊接机器人通常采用示教再现的方法完成工件焊接。为确保这种工作模式能够实施,需要在前工序中采用人工点焊完成工件的定位,这将引起定位误差,使实际轨迹偏离示教轨迹。针对该问题,提出采用条纹式激光传感器作为焊缝离线检测装置。将激光传感器安装于焊接机器人末端,焊接前机器人沿着焊接轨迹运动,传感器检测获取焊缝截面信息并提取焊缝特征点,应用NURBS曲线拟合获得的焊缝轨迹。实验结果表明,该算法具有较高的精度和效率,能满足机器人自动搜索轨迹对实时响应的要求。

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。

搅拌摩擦焊接机器人大型薄壁零件空间曲线焊缝测量与轨迹生成

针对大型金属薄壁零件制造、装夹变形后的空间曲线焊缝加工轨迹尤其是零件空间法矢难以确定的问题,提出了一种通过测量焊缝上离散点计算刀位点并估计空间法矢的方法.首先,利用搅拌摩擦焊接(FSW)机器人末端安装的接触式测头碰触焊缝进行测量,再利用三次样条拟合一系列测得的空间点,得到一条与真实焊缝距离为1倍测头球心半径的空间曲线;其次,通过最小二乘法求出众多测量点的最小二乘平面;以最小二乘平面内焊缝曲线投影的面内法矢估计实际焊缝曲线的空间法矢.最后,将拟合曲线上用弦高差法离散得到的伪刀位点沿其空间法矢的负向平移1倍测头球心半径的距离,作为真正的刀位点.仿真实验表明本文的研究为大型复杂薄壁回转体零件的搅拌摩擦焊接提供了一种不必测量整个曲面便可得到焊接刀位点和法矢的有效方法.

焊缝轨迹自动测量及NC程序的自动生成技术

焊缝自动焊接过程中,焊缝轨迹的测量至关重要。本文研究CNC自动焊接机利用三座标测量头对给定焊缝形状的工件的自动测量技术,以及利用测量得到的焊缝轨迹型值点进行NC程序的自动编程的算法。

小幅面高温焊缝变形的数字图像相关测量

针对电弧焊接下钢板焊缝区小幅面测量时的环境光干扰、散斑脱落等问题,本文提出了一种基于窄通滤波、改进的数字图像相关法和高斯低通滤波技术等原理的非接触式变形测量方法。此方法用数字图像光学测量方法解决了接触式测量设备不耐高温的弊端;用哑光灰色高温胶、黑色高温漆配合制成有效的耐高温散斑。为减小环境光的干扰,在硬件方面安装可滤黄光的窄通滤波片;在算法方面,在数字图像相关法匹配公式中引入两个光补偿系数;结合高斯低通滤波技术对强光区域进行高频去噪,通过增量插值测试得到最佳的滤波截止频率,并对滤波后的图像进行定位移对比实验,验证了高斯低通滤波能有效提高数字图像相关法的匹配精度。本文所提测量方法通过两组实验进行对比,首先与普通处理的实验测量结果对比,匹配过程稳定且云图质量较好。其次与已验证过精度的大幅面实验结果对比,所选两点的测量精度最低为1%,具有较高的匹配精度。最终测出焊缝中心线的最大位移为1.23 mm。从对比实验结果可知:本文测量方法能够有效对小幅面高温焊缝图像进行测量与匹配分析,且理论上精度更高。

焊缝磨抛机器人视觉算法开发及视觉系统测试实验

将视觉系统搭载于磨抛机器人,实现磨抛机器人在复杂的工业环境下对大型结构件实施焊缝自动磨抛和提高磨抛效率及精度的有效方法。通过结构光光心提取、ROT定位、列高斯差分及焊缝边缘位置提取等算法,成功实现对结构光光心及特征线的提取和对焊缝边缘点的检测,并开展了磨抛机器人视觉系统测试实验研究。实验结果表明:所搭建的视觉系统能够满足焊缝磨抛过程中对焊缝跟踪和测量的要求,且算法快速精确,系统稳定可靠。