基于视觉传感的机器人焊缝跟踪系统

论文摘要

随着各种先进制造技术的蓬勃发展,实现焊接产品制造的自动化、柔性化与智能化已成为必然趋势。在自动化焊接中,引导和跟踪是实现自动化的关键。随着视觉传感技术的快速发展,在自动化焊接中应用越来越成熟。本文分析了国内外焊缝跟踪技术的发展现状,设计并实现了基于视觉传感技术引导的机器人二维焊缝跟踪系统。本文进行了焊缝跟踪系统的软硬件设计,构建系统框架。该系统的基本工作原理是:通过视觉传感器拍摄焊缝图像,在计算机上进行图像处理,获取焊缝路径,并转换为机器人运动路径,从而实现机器人自动跟踪焊缝。具体工作有:搭建系统框架,对系统硬件进行了比较和选型;设计了视觉传感器,包括视觉传感器的设计误差分析和详细的机械设计,对摄像机和传感器进行了标定实验;研究了大量的图像处理技术,采用一系列图像处理和模板匹配两种方法提取焊缝图像中焊缝特征点,并做了比较;设计系统标定算法标定出焊缝特征点在图像中偏差与机器人运动偏差之间的转换关系;基于VC开发串口程序实现PC机和机器人之间的数据交换;在机器人控制器中使用RAPID编写机器人程序,完成串口通信和对机器人运动控制。最后制定了详细的实验步骤,进行了二维机器人焊缝跟踪的实验,分析实验数据,验证了系统的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景和研究意义
• 1.2 视觉传感焊缝跟踪发展现状
• 1.3 研究内容
• 第二章 焊缝跟踪系统设计
• 2.1 系统构成
• 2.1.1 硬件介绍
• 2.1.2 软件介绍
• 2.2 视觉传感器设计
• 2.2.1 硬件选型
• 2.2.2 结构设计
• 2.2.3 机械设计
• 2.3 视觉传感器标定
• 2.3.1 摄像机标定
• 2.3.2 传感器标定
• 2.4 本章小结
• 第三章 焊缝图像处理与特征提取
• 3.1 图像预处理
• 3.1.1 点处理
• 3.1.2 中值滤波
• 3.1.3 拉普拉斯锐化
• 3.2 形态学变换
• 3.2.1 形态学变换基础知识
• 3.2.2 图像腐蚀和膨胀
• 3.2.3 图像开闭运算
• 3.2.4 图像细化
• 3.3 特征提取
• 3.4 模板匹配
• 3.4.1 模板匹配基本原理
• 3.4.2 提取坐标
• 3.5 本章小结
• 第四章 二维机器人焊缝跟踪的实现
• 4.1 系统标定
• 4.2 通信
• 4.2.1 串行通信的概念
• 4.2.2 串行通信的编程
• 4.3 机器人控制模块
• 4.4 焊缝跟踪实验
• 4.4.1 实验系统
• 4.4.2 实验步骤
• 4.4.3 实验分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢