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国内外视觉焊缝跟踪发展现状
日期:2019-07-30  浏览量:339  来源:

所谓焊缝跟踪就是在焊接时实时检测出焊缝的偏差,并调整焊接路径和焊接参数,保证焊接质量的可靠性。由于工件的加工误差(工件间的尺寸差异、坡口的准备情况等)、装夹精度以及焊接时的热变形等因素的存在,以示教-再现方式工作的弧焊机器人在焊接时常常因为焊缝和示教轨迹有偏差而导致焊接质量下降。所以焊缝跟踪是保证焊接机器人焊接质量的一个重要的方面。在机器人焊接所使用的传感器中,电弧传感器和视觉传感器占有突出位置,其中电弧传感器用得最多,而视觉传感器则被认为是最有前途得焊缝跟踪传感器。

主动视觉焊缝跟踪

目前主动视觉焊缝跟踪研究的内容主要有以下方面:

1、提高激光跟踪的鲁棒性,如适应各种焊接接头,和接头尺寸变化等。

2、跟踪中的快速稳定的图像处理方法。

3、传感器的设计问题,例如激光和传感器的角度。

4、焊缝跟踪中的控制问题,主要为NN和Fuzzy及两者结合方法。

被动视觉焊缝跟踪

被动视觉传感器所获信息量大,接近人的视觉等突出优点,受到了研究人员的广泛关注。受机器视觉技术的大量成功应用的启发,人们尝试将被动视觉传感应用到各种焊接方法中,如 GTAW、GMAW 和 PAW 等。

在取像的位置方面主要是被动观察熔池及其附近区域,另外利用工件的特征观察其他区域而获得焊缝信息。多数研究中摄像机是在斜上方的位置取像的,而在大型管的对接焊时则可以从熔池的侧面取像,这样可以获得更丰富的信息, 能够同时实现焊缝跟踪和熔池控制。

对熔池机器人附近区域的取像时,取像时刻一般选取电弧亮度小且图像稳定的时刻。脉冲GTAW焊接中,取像时刻通常固定在每个脉冲基值期间的某一时刻,通过电源同步脉冲来控制取像时刻。在 GMAW 焊接时,取像时刻通常为短路时刻。

目前利用被动视觉传感器进行焊缝跟踪的研究中,一般使用一个摄像机,所跟踪的焊缝是二维的。这是因为根据一幅图片很难获得高度信息。虽然计算机视觉技术中有根据一幅灰度图像恢复表面形状的方法,但因熔池图像本身很复杂且控制过程中有时间要求,所以很难在焊缝跟踪中实现。即使使用两个摄像机采用立体视觉技术计算高度,特征点的匹配也较困难。所以利用被动视觉跟踪焊缝高度的问题上还需要作进一步的研究。

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