文档介绍：摘要随着计算技术的高速发展,焊接制造业正在向全自动化、智能化与机器人化发展。焊缝图像处理与自动跟踪技术是国内外广受关注的重要课题之一,本文以焊缝跟踪为目标,基于高速砥鱐开发的图像处理平台,进行软件设计研究。本文开发了基于疊凳辈僮飨低惩枷裥畔⒋硐低橙砑蚣埽图像信息处理过程分为鱿喽远懒⒌娜挝瘢枷袷莶杉挝瘛⑿畔⑺惴处理任务、结果或命令输出任务以及霾咄ㄑ度挝瘛U庑┤挝裨贒/的调度机制下按照用户指定的优先级并行执行,从而提高了资源的利用率。同时,本文基于酝枷癫杉⒋砑巴ㄑ赌?榻辛巳砑杓疲功将机上的图像处理算法移植到软件框架中,实现了图像采集处理;使用嘁肫饔呕∠睢⒛诹:枷窨獾确椒ㄉ钊胩剿髁舜胗呕椒ǎ对程序进行了基于镅缘挠呕砑馐越峁砻饔呕笏惴ㄖ葱行实到明显提高;最后,对系统进行了系缫伎7ⅲ瓜低称教芡牙仿真环境独立运行,完成图像信息处理软件设计开发。关键词:疊煌枷翊恚籅篊;哈尔滨檀笱妒宦畚
曲。.琫哈尔滨倘搜学伉论文琲,,瓸琲瑆篋/;,.,,瓵.;;
第绪论课题研究的背景在金属制造业中,焊接是仅次于装配和机械加工的第三大产业。在工业发达国家,每年钢铁产量的%以上要通过焊接才能转化为最终的产品。自现代焊接技术问世以来,焊接生产的机械化、自动化和机器人化一直在不断发展之中。据统计,日本在年共有焊接工人名,而年减少为名,年则为名,大约每年减少—%的焊接工人数。而日本工业机器人协会的统计表明,至年,在日本生产和销售的弧焊机器人己达到台,点焊机器人为台。对焊接材料用量的统计也显示,过去大约每年手工药皮焊条的用量减少一半,而实心焊丝和药芯焊丝的用量则显著增加了。这些数据表明,在过去的二十多年中,焊接工作不断地由手工操作转为自动、半自动焊接乃至机器人焊接。确保在应该焊接的位置进行焊接的理由是不言而喻的。手工焊接的场合依靠人的眼睛和手的配合来跟踪焊缝,而在自动焊接的场合则需要解决焊接熔池虻缁始终对准待焊焊缝的问题。随着现代焊接生产的自动化程度越来越高以及机器人焊接技术的发展,对焊缝自动跟踪技术的需求也越来越迫切,主要表现在三个方面:岣吆附又柿由于待焊工件存在下料加工及装配的误差,焊接热过程引起的变形、焊接机构运动的偏差等因素事先也难以预料,因此给定轨迹的目标控制虺序控制绞揭盐弈芪AΓ哂泻阜熳远倌芰Φ淖允视ο低匙匀怀晌J选目标。纳坪附庸と说墓ぷ魈跫由于在焊接过程中产生强烈的热、烟尘和弧光,导致现场工作环境非常恶劣,对工人的体能消耗很大,而且焊接现场的空气污染、电磁污染和强烈的弧光辐射会对工人的健康造成危害。采用自动化、机器人化的焊接系统是哈尔滨下程大学硕十学伉论文
焊接过程控制系统首先要解决的问题是焊缝跟踪。焊缝自动跟踪系统研将人从手工焊接的恶劣环境中解放出来的最根本途径。据统计,在发达国家,手工焊接仍占%左右,而在我国则高达%以上。未来,这一部分由手工操作完成的焊接工作将要由自动化焊接装置完成。由此可见,自动焊接装置和工业机器人在焊接领域的应用有着非常广阔的前景,进而催生了对焊缝自动跟踪系统的需求。岣呱手工焊接的效率很低,据统计,工人实际焊接的时间不足其工作时间的%。而且手工焊接质量受操作者人为因素的影响很大,不能维持产品质量的稳定。毫无疑问,自动焊接系统的生产效率远远高于手工焊接,而采用焊缝自动跟踪系统的自动焊接系统又可大大提高焊接生产效率。这是因为与示教型和程序控制焊接系统相比,它省去了繁重的示教工作或事先的编程工作,也降低了对工件加工精度和装配精度的要求,从而降低了焊接准备时间,提高了整个系统的生产效率。特别是对于曲线焊缝,示教型焊接机器人为了保证示教轨迹的精度,示教的点数要求较多,为此需要较长时间的示教操作,这是一件很繁琐的工作,对于小批量生产更为不利。图焊缝跟踪示意图因此,随着焊接自动化以及机器人焊接技术的发展,焊缝自动跟踪系统的研制和应用显得越来越重要。焊缝自动跟踪系统一般由传感器、信息处理系统和跟踪执行机构组成。在焊接过程中传感器不断检测关焊缝中心位置的信息,信息处理机构则对偏差信息进行处理,得出焊缝的中心位置,然后输出控制信号,执行机构产生所需的运动,实现焊缝的实时跟踪。系统框图如图所示。哈尔滨工程大学硕士学位论文
P恰=行畔⒋硐低矵跟踪执行机构—叫控制对象究中首要解决的问题是焊缝位置的实时检测,而位置信息的获得很大程度上取决于传感方式。正如图所示,在整个闭环系统中传感器起着非常重要的作用,它决定着整个系统对焊缝的跟踪精度。图焊缝跟踪方框图焊缝跟踪传感器是焊缝跟踪系统最主要的组成部,目前主要有以下五种:机械一电子式传感器、电磁感应式传感器、电弧传感器、超声波传感器和视觉传感器。随着计算机视觉技术的发展,焊缝跟踪引入了视觉传感技术。光学泳传感器跟踪精度高,动态响应快,信息丰富,是目前研究最多的传感器之一。从视觉传感与其他