收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于视觉的熔池过程特征提取方法及智能控制研究

王克鸿  
【摘要】: 本文针对机器人气体保护自动焊,进行了熔池(接缝)视觉的近红外自动传感、计算机图象处理、视觉图象缺陷特征建模、质量智能控制等研究工作。同时,在弧焊机器人工艺试验的基础上,设计研究了焊接工艺自动设计和在线参数传感与传输系统,研究内容主要包括: 1.近红外熔池视觉图象传感技术方法 本文针对射流、短路过渡和等离子加热熔池,提出了近红外视觉在线检测熔池过程图象的方法,在“鬼像”消除;近红外窄带-截止复合滤光;熔池、接缝、焊缝外观视觉一体化传感等方面取得突破,同时在等离子加热区及熔敷铜熔池;铝合金双丝焊熔池;等离子焊熔池等视觉传感及一体化传感器等方面开展了具有创新性的试验研究,获得了具有清晰特征的等离子加热区、TIG和等离子铜熔敷焊熔池、铝合金双丝焊熔池图象,解决了基于视觉的质量智能控制技术中视觉传感关键性难题。 2.熔池图象特征提取方法 本文将平滑、Sobel锐化、Canny水平算子、双浮动阈值分割、细化、断点连接、图象轮廓提取等计算机图象处理技术应用于熔池(接缝)视觉质量信息的提取。针对强弧光干扰熔池图象特征,给出了新的熔池、接缝、焊缝外观视觉专用计算机图象处理技术与软件系统,获得了清晰的熔池(接缝、焊缝)几何边界、浮渣等成型和质量特征,结合焊接工艺参数的传感采集,给出了分区域质量特征的图象处理方法,解决了熔池轮廓和特征提取等难题;在上述特征研究的基础上,发展了熔池形态和边缘特征描述方法,提出了较为系统的熔池视觉图象几何形态参数描述指标,主要包括:熔池面积、后拖角、尾部面积、尾部边缘光滑度、熔池视觉图象相对对称度等指标。 3.熔池视觉图象与焊接缺陷关系 本文基于熔池图象的形态、边缘及浮渣特征,首次研究给出了气孔、夹渣缺陷形成前熔池图象特征,如“熔池边缘呈锯齿状图形特征、熔池图像尾部出现黑斑点、浮渣数目增多、灰度均值波动和灰度标准差变大等”,给出了“上述特征可能单独出现也可能几个特征同时出现,产生上述图象特征虽不能肯定会产生气孔、夹渣缺陷,但产生气孔、夹渣缺陷的概率将大幅度增加”等具有创新性的结论。 4.基于视觉传感的质量智能控制 本文基于模糊神经网络等智能控制技术,建立了基于视觉传感的射流、射滴、短路过渡工艺的熔宽、熔深模糊神经网络控制模型,并对有干扰的工艺实验进行了深入的研究,并通过实验结果对相关模型进行了修正,实验结果表明具有很好地效果。 本文首次针对等离子(TIG)铜熔敷焊,提出了基于视觉传感的质量自动控制方法,微观组织、电镜能谱、高分辨透射、力学性能等检测表明,铜钢界面实现了无熔深连接,铜和钢界面实现了原子间结合,研究和实验工作获得了具有创新性的结果。 5.接缝熔池双目视觉传感技术 本文在激光接缝跟踪研究的基础上,发展了激光视觉接缝几何参数传感与跟踪技术,设计研制出了结构激光双目视觉传感器,较好的解决了立体视觉中对应点的匹配问题,得到接缝特征点在二维平面上的图像坐标和坡口类型、角度、间隙等几何特征信息;采用三维重建算法,能由接缝特征点的图像坐标计算出其三维坐标,并能精确的得到V型、半V型、对接I型、U型、搭接等接缝三维几何尺寸。 6.重型车辆弧焊机器人富氩气体保护焊工艺自动设计系统 本文针对军工车辆焊接工艺的智能设计,提出并设计了富氩气体保护焊(PMIG、MIG、MAG和手工电弧焊)焊接工艺自动设计系统软件,解决了焊接产品信息的结构化和半结构化的表达和管理、基于规则和实验报告的焊接工艺卡的双推理、焊接CAD与工艺系统图形的无缝信息交互等基础性难题;实现了推理过程的多参数多规则约束的自动工艺求解、产品焊接工艺自动批输出等;设计开发了弧焊机器人焊接参数实时传感、发布和远程传输等软硬件关键技术,实现了焊接电流、电弧电压、焊速、熔池视觉图象等的传感和网络化传输。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 骆远福,谷声礼;弧焊机器人在三万辆汽车组焊线上的应用技术研究[J];机器人;1990年03期
2 ;TF-1型弧焊机器人的功能与特点[J];机器人技术与应用;1995年06期
3 薛家祥,曾敏,黄石生;弧焊机器人的应用技术[J];焊接;1999年10期
4 王克鸿,刘永,徐越兰,余进,周毅仁;弧焊机器人离线编程系统[J];焊接学报;2001年04期
5 陈炯;便携式关节型弧焊机器人的研制[J];电焊机;2001年10期
6 吴鑫,齐铂金,吴红杰;基于小波理论的弧焊机器人激光检测系统[J];制造业自动化;2001年08期
7 ;用于弧焊机器人的电弧传感器通过部级技术鉴定[J];兵工自动化;1989年01期
8 ;台车架弧焊机器人工作站[J];机电产品开发与创新;1994年03期
9 ;TF-1型弧焊机器人系统[J];兵工自动化;1996年01期
10 崔鲲,戴明,吴林,孙论强;冗余自由度弧焊机器人路径自主规划的优化控制[J];焊接学报;1998年03期
11 高向东,黄石生,毛利彰,山本元司;弧焊机器人焊缝跟踪神经网络控制器(英文)[J];控制理论与应用;1999年03期
12 熊震宇,张华,余锋,贾剑平,潘际銮;Windows环境下的弧焊机器人焊缝纠偏系统的软件设计[J];焊接技术;2002年01期
13 尹福源;王建利;贾兆强;;现代化的转台机器人自动焊接系统[J];金属加工(热加工);2010年08期
14 崔鲲,孙论强,吴林;V0l弧焊机器人结构参数标定和变换矩阵的建立[J];焊接;1996年09期
15 郭剑峰,齐铂金;CAN总线与弧焊机器人控制系统[J];机械与电子;2000年05期
16 史应生,齐铂金,满庆丰;CAN总线在弧焊机器人控制系统中的应用[J];微计算机应用;2000年06期
17 靳桂华;黄良驹;;电弧焊机器人的机能与控制[J];吉林大学学报(工学版);1983年03期
18 李会英;Motoman-L10ω弧焊机器人在汽车千斤顶焊接生产中的应用[J];机器人;1989年04期
19 ;中国机器人的发展现状和成就——863计划对中国机器人的巨大作用和深远影响[J];国内外机电一体化技术;2001年02期
20 沈红芳;宋又廉;;基于ADAMS的弧焊机器人动力学仿真[J];机械设计与研究;2005年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王政;乔及森;樊丁;石玗;;弧焊机器人用的数控变位机的研制[A];第十次全国焊接会议论文集(第2册)[C];2001年
2 钟继勇;许燕铃;陈华斌;李来平;胡明华;陈善本;;五通连接器弧焊机器人焊接系统简介[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
3 刘志峰;倪楠;黄海鸿;;弧焊机器人焊缝跟踪系统的研究与发展[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
4 李金泉;陈善本;吴林;;一种用于弧焊机器人视觉导引的图像底层处理算法[A];第十次全国焊接会议论文集(第2册)[C];2001年
5 聂尔来;;AW-600弧焊机器人开发[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
6 骆远福;谷声孔;;弧焊机器人在三万辆汽车组焊线上应用技术研究[A];四川省汽车工程学会第一届二次年会论文集[C];1991年
7 杨新刚;黄玉美;;一种弧焊机器人的结构设计和运动学分析[A];制造技术自动化学术会议论文集[C];2004年
8 张华;贾剑平;潘际銮;申淑萍;徐雪松;;旋转电弧传感式弧焊机器人典型坡口焊缝偏差仿真分析[A];第九次全国焊接会议论文集(第2册)[C];1999年
9 周律;陈善本;林涛;;弧焊机器人焊缝跟踪方法的研究现状[A];第十一次全国焊接会议论文集(第2册)[C];2005年
10 刘南生;邹华园;刘明友;郭昌荣;魏升;疗妍丽;;爬行式弧焊机器人结构光三维视觉传感中的图像预处理方法[A];光电技术与系统文选——中国光学学会光电技术专业委员会成立二十周年暨第十一届全国光电技术与系统学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王克鸿;基于视觉的熔池过程特征提取方法及智能控制研究[D];南京理工大学;2007年
2 杜乃成;弧焊机器人金属快速成形研究[D];天津大学;2009年
3 沈鸿源;铝合金弧焊机器人视觉实时焊缝跟踪与成形控制方法研究[D];上海交通大学;2008年
4 冯胜强;基于UG的弧焊机器人离线编程与统计方法的焊接质量判定[D];天津大学;2010年
5 张连新;基于多智能体技术的机器人遥控焊接系统研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
6 陈希章;基于双目视觉的弧焊机器人焊缝三维信息获取研究[D];上海交通大学;2007年
7 杨培;基于弧焊机器人的典型零件柔性再制造系统研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
8 周律;基于视觉伺服的弧焊机器人焊接路径获取方法研究[D];上海交通大学;2007年
9 陈华斌;运载火箭动力系统五通连接器机器人GTAW质量控制系统[D];上海交通大学;2009年
10 蔡广宇;弧焊机器人运动位姿精度与焊缝图像处理技术研究[D];华中科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐稀文;基于有限元法的弧焊机器人结构分析[D];江南大学;2012年
2 孙慰;基于CCD视觉传感的焊缝跟踪技术的研究[D];上海交通大学;2008年
3 张国旗;无解析解的弧焊机器人控制方法及控制系统研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 李倩;弧焊机器人关键零件的有限元分析和结构可靠性的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 杨新刚;弧焊机器人结构设计与运动学、轨迹规划研究[D];西安理工大学;2005年
6 范芳蕾;弧焊机器人多信息质量检测系统的研究[D];天津工业大学;2008年
7 盛仲曦;基于视觉传感的焊缝自动跟踪系统研究[D];上海交通大学;2009年
8 康艳军;弧焊机器人运动学规划及机器人/变位机的运动仿真[D];河海大学;2005年
9 杨海涛;基于WinCE的弧焊机器人控制系统研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
10 刘明友;弧焊机器人焊缝视觉信息检测与识别研究[D];南昌大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;智能弧焊机器人在南昌问世[N];今日信息报;2004年
2 王佑;我国最大机器人制造商新松冲刺IPO[N];第一财经日报;2007年
3 本报记者 王晓笛;中国机器人之父[N];大众科技报;2001年
4 记者 郑东鸿 石庆伟 冯雷;机器人 悄然来到我们身边[N];新华每日电讯;2003年
5 常轩;用尖端设备打造哈弗CUV[N];经理日报;2005年
6 本报记者 刘艳荣;863科技大展机器人风头出尽[N];大众科技报;2001年
7 本版撰文/本报记者 姜雪松;哈飞直9国产化机首飞成功[N];哈尔滨日报;2009年
8 本报记者 刘国栋;装备制造业最新国家意志及制度安排[N];沈阳日报;2006年
9 记者 裴达军;新基地保障解放J6高品质[N];中国商报;2007年
10 翟亚男;解放J6自主造 重卡门槛被打破[N];中华工商时报;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978