平面自主移动焊接机器人仿真实验

设计了一款全新平面自主移动焊接机器人。采用两轮差速轮式移动方式,与万向球形成三点支撑,二维十字滑块作为精确定位机构。采用全封闭式结构,小型化、轻量化。利用CATIA进行三维建模,排除干涉。为验证机构的正确性,在ADAMS中对虚拟样机进行了运动轨迹仿真。由于焊接机器人的机构特点,它在行走过程中会出现偏差。为了减小因机构在运动中出现的偏差,进行了仿真实验。得出通过对焊接机器人底盘增加磁力和调整两轮速比可减小偏差,进一步提高了其焊接跟踪精度。

自主移动焊接机器人嵌入式视觉跟踪控制系统

为解决大型工件现场焊接空间受限和焊缝跟踪精度受干扰的问题,提出并设计了一种自主移动焊接机器人嵌入式视觉跟踪控制系统。系统紧凑、体积小,适应现场焊接作业。提出基于核相关滤波的焊缝跟踪算法,以解决焊接时的弧光干扰问题,实现实时、精确、可靠的焊缝跟踪。该算法通过生成大量的正负样本进行分类器训练,并映射到高斯核函数空间进行计算,来提高跟踪精度和可靠性;通过构建样本的循环矩阵和傅里叶变换来减少计算量,提高跟踪实时性。在ARM嵌入式系统中实施该自动跟踪算法,完成了对移动机器人的爬行和横摆控制,并实现了焊接过程的实时纠偏。通过对大型管道V型焊缝进行焊接实验表明,帧率达到10 fps,焊缝轨迹跟踪准确,焊接表面平顺。

厚板T形接头焊接位置自主决策贝叶斯网络的实现

提出了一种基于贝叶斯网络模型的厚板T形接头GMAW焊接位置的实时自主决策方法。该方法首先根据视觉传感获得的坡口轮廓特征信息,将焊脚要求和当前填充状态转换为视觉描述特征,实现上述信息的实时判定,利用实时识别的焊缝轮廓特征点、判定的焊接状态建立贝叶斯网络模型,并依据焊接经验设计先验概率计算方法,利用自适应重要性抽样算法,基于最大后验概率准则实现焊接位置实时决策。结果表明,与层次分析法的对比,提出的该模型能满足不同厚度T形接头多道焊焊接位置实时自主决策要求,具有更高的决策稳定性,对伪特征点的抗干扰能力强,其决策结果与依据焊接经验实施的决策结果一致,正确率约为95%。该方法能提高焊接效率,同时可为提高厚板GMAW自动化焊接水平提供实现的途径。

移动焊接机器人的工件识别及焊缝起始位置定位

考虑到非结构空间焊接的特殊性,通过视觉技术,基于圆投影和Zernike矩,提出了一种两步模板匹配法检测待焊工件是否出现在视觉区域;结合霍夫直线检测方法,设计了一套提取特征直线算法,并确定焊缝起始点在图像中的亚像素位置.由移动机器人在不同角度拍摄工件图像,圆投影和Zernike矩计算结果验证了其表征模板特性的有效性,具有旋转抗性,而且对于光照条件及摄像机视野的鲁棒性好,焊缝起始位置定位结果满足视觉计算需要.

V形焊缝轮廓特征点的有效提取

当前机器人智能化厚板焊接中焊缝检测仍以激光视觉传感器为主流。为实现多层多道自主焊接,研究以焊缝图像为载体的焊缝轮廓特征点的提取是前提,提出了一套有效的提取V形焊缝轮廓特征点的方法。该方法以已提取的线状焊缝轮廓为研究前提,指出V形焊缝轮廓的特征点有3种,即斜率突变点、局部极值点和拐点。通过不同焊道的焊缝轮廓特征点的提取试验验证了该方法的有效性,为后续的焊道规划和跟踪打下了良好的基础。