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基于激光视觉传感器的不连续角焊缝检测与跟踪技术研究

许庆荣  
【摘要】: 船舶制造中,为了加强船体的强度,在船舱底部焊接许多格子形框架结构。由于框架底部存在半圆形或扇形排水孔,使得焊缝不连续。焊接中,焊枪到达排水孔起始位置时,需控制其熄弧,避过排水孔后再次起弧。为实现不连续焊缝跟踪,需通过传感器识别不连续焊缝的特征点。同时,为避免熄弧过程中机器人与焊接工件之间渐行渐远或发生相互碰撞,需控制机器人位姿。为此,本文以轮式移动机器人为平台,研究不连续角焊缝检测与焊缝跟踪技术。 首先,本文概括介绍了移动机器人系统结构及工作原理。针对不连续焊缝的特点,选择不同类型的传感器对其检测,通过相关实验对传感器的检测结果进行比较,最终选择旋转电弧传感器和激光视觉传感器。同时,确定激光视觉传感器的各组成部分选型及安装方案。 其次,对CCD采集的两种类型的焊缝图像进行一系列处理,使系统能够识别出焊缝的特征信息。由于熄弧后,机器人需继续运行至排水孔的终点位置再次起弧,但已无法通过旋转电弧传感器提取机器人的位姿信息。所以通过相关实验分析机器人位姿变化与图像特征点的关系,提出控制方案。 最后,针对旋转电弧传感器及激光视觉传感器提取的焊缝特征信号,设计机器人焊缝跟踪策略。


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