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随着计算机视觉技术及视觉传感器技术的发展,视觉控制技术已成为机器人焊接方面的热门技术,在焊接机器人焊接过程中,用视觉传感器采集原始图像,由计算机进行图像处理,分析提取所需信息,实时监控目标对象,按照一定的准则做出决策,调整焊接参数和焊接轨迹,实现对焊接过程控制和焊缝轨迹跟踪。视觉传感器不与工件直接接触,动态性能好,获取信息丰富。基于以上优点,视觉传感在焊接领域有着非常广泛地应用,比如:焊缝的识别、初始焊位导引、焊缝跟踪、焊接熔池控制等。
整个焊缝自动跟踪控制系统主要有控制系统部分、执行机构部分和传感系统部分。其中,传感系统是实现自动跟踪的关键;传感系统主要作用是实时检测焊缝的位置,将位置信息发送给控制系统;控制系统根据传感器发送的信息实时调整焊枪的位置,以保证焊枪实时跟踪焊缝,从而实现后续焊接机器人对焊缝的自动跟踪工作。CCD 相机是一种半导体器件,它的作用是把光学图像信息转变化数字信息。在焊接机器人焊接过程中,CCD 作为焊接机器人的“眼睛”,它的作用与人眼类似,主要是采集焊缝图像信息,所以是主动视觉模块核心构件。CCD相机采集到的图像清晰程度直接决定了后续图像处理效率和效果。
OTC焊接机器人在焊接时,会产生较多高亮度弧光,采集的焊缝图像会受到弧光干扰,造成焊缝不完整,所以需要增加额外的光源来帮助 CCD 相机更好地采集焊缝图像。激光传感器由于具有发射激光稳定、精度高以及获得图像清晰等优点,得到了很多研究学家认可。本文选择激光传感器作为传感部分;选择 CCD 相机和激光传感器作为视觉模块,这样可以有效提高焊接质量。
滤光片一般是在玻璃片加入某些特定颜色构成的,它的作用主要是使 CCD 相机镜头滤掉一些不需要波段的光,只通过所需波段光,由此有效地去除一些噪声干扰波段,其中主要是滤除弧光和自然光。另外,由于要和激光传感器本身波段相配,需要选择与激光传感器波段相配的窄带滤光片,这样可以减少大多数弧光干扰,从而提高焊缝图像质量和精度。
焊接作为一门工艺,在工业生产中应用非常广泛;同时,它也是工业生产中一个十分重要的环节。传统焊接工作主要依靠人工完成,由于受焊接工人技术水平制约,导致焊接存在质量不稳定、焊接精度低等问题;相比人工焊接,机器人焊接更加安全可靠。另外,机器人本身不受工作时长限制,因而效率更高,所以工厂焊接自动化、智能化是焊接工艺发展的必然趋势。
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