基于视觉伺服坡口切割机器人控制系统研制

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1、分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）基于视觉伺服坡口切割机器人控制系统的研制硕士研究生：陈宇指导教师：王宗义教授学位级别：工程硕士工程领域：控制工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2012年9月论文答辩日期：2012年9月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.Eng（MasterofEngineering）DesignofGrooveCuttingRobotControlSystemBasedonVisualServoCandidate:ChenYuSupervisor

2、:Prof.WangZongYiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:ControlEngineeringDateofSubmission:Sep2012DateofOralExamination:Sep.2012University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其

3、他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为

4、哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于视觉伺服坡口切割机器人控制系统的研制摘要随着我国经济和科技的发展，我国的制造业得到了迅速的发展，但是到目前为止，工件的坡口切割仍以手工切割或示教机器人切割的方式完成，手工切割和示教机器人切割的切割质量差、切割效率低、操作过程复杂，已不能满足现代化企业大批量生产的需求。因此具有自动测量及跟踪功能的视觉伺服切割机器人将逐渐成为大型设备制造单位的首选。本文根据坡口切割的工艺要求，融合先进的

5、机器人控制技术和完善的视觉测量技术，设计了基于视觉伺服的平板坡口切割机器人的控制系统。该机器人的设计，可以改变大批量平板坡口切割生产中手工切割和示教切割的局面，极大地提高设备生产的切割质量和切割效率。机器人的主要功能如下：1）待切工件轮廓信息的采集；2）坡口切割。机器人的视觉采集系统采用了CCD摄像机加主动结构光的形式，实现了高效率、高精度的非接触式测量方案。控制系统根据图像处理结果，采用PID控制算法，控制工作台完成对工件轮廓边缘的轨迹跟踪，实现对工件边缘的视觉扫描。系统采用工控机+多轴运动控制卡的集中式控制方式，创新性地设计出四轴直线插补运动加两轴联动相结合的方式，实现五轴协调

6、运动，保证了机器人的平板坡口的切割精度。论文在多轴协调运动控制算法稳定可靠的基础上，添加了一些运行中调整的控制子程序，包括加速，减速，暂停，返回，单轴的微调等功能。经试验证明，系统功能完善，运行稳定，其精度和效率满足设计的要求。关键词：坡口切割；视觉伺服；轨迹跟踪；多轴协调运动哈尔滨工程大学硕士学位论文基于视觉伺服坡口切割机器人控制系统的研制ABSTRACTWiththeadvancementofeconomyandtechnology,themanufacturingindustrydevelopedrapidlyinourcountry.Butsofar,thebevelcut

7、tingofworkpiecewasfinishedbythewayofmanualcutorplaybackrobotcut.However,thereweresomelimitationsofthetwoways,forexample,thecuttingqualitywasinferior,thecuttingefficiencywaslowandtheoperationprocesswasalsocomplicated.Soitwasdifficulttome