水下机器人焊缝跟踪控制系统的研究

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1、摘要摘要『IJllffllllllrlllIlrllll／IJllllllUJY2141250随着人们海洋活动的展开，大型船舶、海底石油管道、海上钻井平台等急剧增加，这些工具平台的建造和维修都需要水下焊接技术。移动焊接机器人由于其灵活的运动性能，正逐渐成为长型焊缝自动化焊接的首选设备。为了使水下焊接实现自动化，作者设计了一套焊缝跟踪控制系统，使机器人能自主识别目标，可靠检测目标位置信息，引导焊枪沿着焊缝轨迹运动，实现焊缝自动跟踪。本文以履带式磁吸附爬行小车为运动平台，十字滑块为主要偏差调整部件，激光视觉传感器为焊缝偏差检测

2、装置。首先，设计了水下焊接机器人控制系统的硬件，开发了机器人的控制软件。对现有的激光传感器结构进行改进设计；采用可编程控制器(PLC)作为系统的主控制器，构建了机器人的运动闭环控制系统：选择触摸屏作为人机交互的主体界面，实现了系统操作的方便性。其次，针对焊接机器人难以建立精确数学模型的问题，在控制方法上，采用横向滑块实时微调精确跟踪焊缝，爬行小车大范围粗略跟踪焊缝轨迹，且爬行小车的运动由横向滑块位置与速度决定的串联控制方法。横向滑块采用2自由度PID控制算法，爬行小车采用模糊理论控制算法。再次，通过实际焊接试验检验了本文设

3、计的水下机器人焊缝跟踪控制系统的有效性和可靠性，且将机器人系统在九江同方江新造船厂码头进行了深水实验，取得了较好的效果。最后，对陆地上初始焊缝位置寻找进行了初步研究，设计的一套图像处理算法，可以很好的分离、识别、提取焊缝起始点。关键词：水下焊接；机器人；激光视觉传感器；焊缝跟踪；焊缝初始位置ABSTRACTWiththebeginningofthemarineactivities，largeships，submarinepipeline，bridgeemergeinlargenumbers．Theirconstructio

4、nandmaintenancearecloselymimedtounderwaterweldingtechnology．Weldingmobilerobotbecauseofitsmobility,strongmagneticadsorptioncapacity,hasbecomeaneffectivewaytosolvetheautomaticweldingofthelargecomponentsweldingline．Inordertorealizetheintelligentofweldingrobot，thispa

5、perhasdesignedarobotcontrolsystem·SothattherobotCanindependentlyidentifythetarget，reliabledetectionandlocationinformationofit．andguidethemovementofthetorchalongtheweldpath．Thesvstembaseonmobileplatforms，twodimensionalslidersasbiasadjustmentandthelaservisionsensorf

6、orwelddeviationdetectiondevice．First，wedesignthehardwareanddevelopthesoftwareofrobotcontrolsystem．Asetofclose．100pedcontrolsystembasedonprogrammedlogiccontroller(PLC)isdesigned．Thesystemadoptingthetouchplaneasmaininterfacehasafriendlymall．machineinterface．Theopera

7、tionofrobotbecomesveryconvenient．Secondly,itisdifficulttoestablishaprecisemathematicalmodelfortheweldingrobot．0nthecontrolmethod，usehorizontalsliderreal-timeaccuratetrackingweldandcrawlingcarroughtracktheweldinglineinwiderange．Thehorizontalslideradopt2degreesoffre

8、edomPIDcontrolalgorithm．ThecrawlCarusingfuzzytheorycontrolalgorithm．Thirdly,thoughexperimentresultsshowthatthefeasibilityandvalidityofthisresearchwork．I