基于无线遥控与视觉跟踪的焊接控制系统

汤 宇,柯希林,王小刚,王中任

(湖北文理学院机械工程学院,湖北 襄阳 441053)

1 引 言

随着“工业制造2025”发展目标的提出,制造业朝着自动化、智能化的方向发展[1]。由于视觉技术的成熟,越来越多的企业把结合视觉技术的工业机器人应用到企业生产中[2-3]。在化工企业的建造和维护过程中,常常涉及到管道焊接作业。如何把与机器视觉相结合的机器人技术应用在管道焊接这个高危险、高污染的行业,一直是业内的一个重要研究方向和课题[4]。

目前,国内外应用到工业现场的焊接机器人大多采用传统示教模式。随着制造业的发展,工作效率成为检测工业自动化程度的一个重要的指标,传统示教模式越来越难以满足工业生产的需要。首先,操作人员在焊接初期必须花费大量的时间对焊接机器人进行参数设置,人工导引机器人末端执行器完成预期的焊接动作；其次,示教机器人在工作过程中只能按照示教好的轨迹运行,不能根据实际情况自适应地调整路径；最后,示教器以及多数焊接遥控器与机器人之间采用的是硬接线连接方式,该方式在环境复杂的焊接现场曝露出严重的不足。

随着机器视觉技术的快速发展,其非接触、高精度等优点而在自动引导焊接中大量使用[5-6]。对于激光视觉焊缝跟踪系统,由于激光视觉传感器超前于焊枪,因此激光条纹与焊枪有一定间距。该间距愈小,焊缝跟踪的实时性越高。然而,当间距减少时,受焊接电弧光、飞溅、烟尘等因素影响,现场采集的焊缝图像将覆盖大量噪声,从而导致特征信号不明显甚至被淹没,使得实际焊缝特征获取精度难以达到系统的理论精度,焊缝纠偏控制会产生误差,影响焊接质量。……