基于vbai的机器人视觉焊缝坡口测量系统研制

《基于vbai的机器人视觉焊缝坡口测量系统研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于VBAI的机器人视觉焊缝坡口测量系统研制-->第1章绪论1.1课题研究背景及意义在现代制造业尤其是重工业制造业中，由于行业内需求的增加，焊接技术的发展已经变得越来越重要和关键[1]。在焊接领域，以手持焊枪为代表的人工焊接因为难以满足现代焊接需求，正逐渐被自动焊接技术所取代。采用自动焊接机器人代替人工焊接的好处有：机器人受程序控制，技术水平统一，可以保证焊接质量前后一致；不存在因长期工作导致疲劳影响焊接质量的问题；通常采用六轴机器人形式，在空间上没有焊接死角，等等。焊接机器人技术是工业自动化技术和焊接技术相结合而产生的

2、新兴技术，它的出现解决了部分人工焊接存在的问题，以其高效、稳定的特点成为一种新的生产方式[2]。...............1.2焊缝识别方法介绍正如1.1中所述，为解决示教再现型焊接机器人因无法获取工件位置信息而造成焊接不当的问题，研究人员提出在焊接机器人上装置焊缝识别系统，这也是焊接机器人向智能化发展的路径。从上个世纪90年代至今，机器人焊缝识别技术已经有了长足的发展。机器人焊缝识别系统可分为三大部分：传感器部分、控制系统部分和执行结构部分，如图1-1所示。传感器是焊缝识别系统的关键部分，其主要作用即获取工件位置的

3、原始信息以供后续的控制系统进行处理计算，并根据计算结果实时调节机器人位置以达到焊缝识别的目的。根据传感器工作原理的不同，可分为如下几类，如图1-2所示。...............第2章视觉测量系统设计2.1系统构成为了实现在焊接过程中对焊缝的实时检测，本文设计并搭建了一套基于激光三角法的非接触式测量实验平台。可以按照其功能划分为三个部分：焊接机器人模块、视觉传感器模块和图像处理模块[15]。硬件构成主要包括：六轴机器人及其示教器、焊枪、智能相机、一字线光源激光器、上位机等。软件部分则主要使用NI公司的视觉工具软件Vi

4、sionBuilderforAutomationInspection（以下简称VBAI）进行算法的实现，利用Matlab提供的相机标定工具箱（CameraCalibrationToolbox）对实验中一些重要参数进行标定。智能相机采集到的图像通过以太网传输给上位机进行分析。...............2.2视觉传感器设计本文所设计的视觉测量系统，是通过对运动过程中图像内坡口位置的实时偏移进行测量及储存，进而在焊枪移动中实时指导，从而实现对焊缝整体的识别。在2.1.2中提到，视觉传感器模块中CCD相机与一字线激光器会依照

5、某种固定的几何结构进行设计，通常的设计方法有两种，即直射式激光三角法和斜射式激光三角法[30]。使用线性光源，将一束激光以一定角度射到被测物体表面上，由于激光会发生反射或散射，使用透镜等成像系统在另一角度方向对激光进行汇聚成像，并使用CCD镜头等光敏元件作为传感器检测散射光斑的位置。当被测物体发生移动时，光斑也会随之发生变化，通过检测光斑位置变化与被测物实际位置变换之间存在的关系，可以构建数学模型，从而在之后的移动中计算实际位移[31]。由于构建的数学模型和计算公式与入射光、反射光、汇聚透镜位置、传感器位置等主要器件均有

6、重要关系，且入射光、反射光通常会构成一个三角形，所以这种计算方法通常被称作激光三角测量方法。...............第3章焊缝图像特征点提取...............223.1算法流程................223.2算法实现...............27第4章标定方法................394.1相机标定...............394.2传感器参数标定................45第5章实验数据与结论...............495.1实验设备.............

7、...495.2网络通讯部分...............50第5章实验数据与结论5.1实验设备本文所采用的焊接机器人，是由哈尔滨某机器人有限公司设计研发的“弧焊III”型六轴焊接机器人。该机器人可分为三部分：机器人系统、焊接系统和周边装置。其中机器人系统包括机器人本体、控制系统、示教器；焊接系统包括焊接电源、焊枪、送丝机、清枪剪丝、冷却水箱、焊剂输送和回收装置；周边装置包括一些安全防护设施、移动装置、除尘装置等等。该焊接机器人可以很好的完成弧焊工作，其所提供的示教器可以按照最多五种坐标系指挥机器人进行空间上的移动。在标

8、定过程和实验过程中，根据其提供的精度在0.1mm内的读数，可以很好的进行实际位移与算法所计算出偏移量的比较，从而得出较为可信的数据。...............5.2网络通讯部分本文所采用的焊缝识别系统中，作为传感器的智能相机与上位机之间使用以太网通信作为数据传输方式。以太网最早由Xerox（施乐）公司创建，在19