高斯核相关结合粒子滤波的对接焊缝跟踪方法

针对电弧焊自动焊接过程中焊缝轨迹定位精度不高的问题,提出一种高斯核相关与粒子滤波相结合的焊缝跟踪方法。利用图像处理技术提取焊缝图像初始特征区域,在焊接过程中利用高斯核相关算法跟踪焊缝特征区域,由跟踪的特征区域求解焊缝中心位置。为了降低焊接环境中的动态噪声和观测噪声对焊缝轨迹定位精度的影响,构建焊缝中心位置粒子滤波模型,对焊缝实际位置进行滤波估计。跟踪试验对象为标准对接焊缝,试验结果表明,高斯核相关结合粒子滤波算法能进一步提高焊接环境噪声干扰下的焊缝轨迹定位精度。

基于高斯核相关的线激光焊缝跟踪方法研究

针对自动焊接过程中焊缝特征点的检测问题,提出了一套由工业相机和三线激光发生器组成的焊缝实时跟踪传感器设计方案。基于三角测量原理,设计传感器的机械结构,推导得出由激光条纹特征点像素坐标计算出焊缝特征点三维坐标的数学模型,为有效抵抗在焊接过程中存在的弧光和飞溅的干扰,采用高斯核相关(KCF)目标跟踪算法,实时跟踪计算出图像中焊缝特征点的位置。实验结果表明,采用最大焊接电流350A的MIG焊,在有强烈弧光和飞溅的工况下,该装置能实现焊缝实时准确跟踪,激光条纹与焊接熔池的最小距离可达20mm,传感器采样频率最高可达20 Hz,跟踪误差小于0.42mm,能满足在实际焊接过程的使用要求。

焊缝跟踪应用的线激光视觉伺服控制系统

设计了一套由三轴直角坐标机器人、线激光传感器和工业计算机组成的焊缝跟踪系统。研究了该系统所涉及的测量原理、特征点测量方法和基于模糊自适应的控制方法。通过高斯核相关算法(KCF)在焊接过程中实时检测焊缝特征点,并根据测量原理计算获得特征点相对于相机坐标系的三维坐标值。设计了一种自适应模糊控制器,通过自适应模糊控制器计算坐标的偏差值和偏差变化率得到焊枪末端运动轨迹的控制量,同时对模糊控制器的输入输出论域、模糊规则和隶属函数进行实时动态更新。实施了焊缝跟踪实验。结果显示:采用最大焊接电流为350 A的惰性气体保护焊(MIG),在强烈弧光和飞溅的干扰下,该系统能实时跟踪焊接工件,跟踪精度为0.325 3mm,传感器测量频率为20Hz。焊接过程中焊枪末端运行平稳,焊缝轨迹跟踪准确,且抗干扰能力,能满足焊接应用要求。