视觉传感技术在焊接机器人中的应用PPT幻灯片
智能视觉技术在焊接系统中的应用
图 ２ Ｓ ／ 激 光 传 感 器 ＦＤ
与 接 触 探 测 相 比 ，ｅ ｓ—／ 具 有 以 下 优 点 ： ） 有 Ｓ ｎｅ Ｉ Ｄ （既 １ 与 接 触 探 测 相 同 的 数 字 Ｉ 接 口 ， 有 标 准 以 太 网 ／ ０ 还
或 切 割 的 实 时 高 度 跟 踪 ； ） 合 横 向 的 摆 动 ， 集 （结 ３ 采
焊 缝 坡 口截 面 的信 息 ， 现 横 向与 高度 的 焊 缝 跟 踪 。 实
Ｓ／ 也 是一 种 内置嵌 入 式控 制 器 的智 能 焊缝 ＦＤ
搜 索 系 统 ， 图 ２所 示 。 ｓｎｅ Ｉ 相 比 ，ＦＤ投 射 如 与 ｅ ｓ—／ Ｄ Ｓ／ 出 的 是 激 光 条 纹 ， 以 它 可 以 直 接 测 量 焊 缝 坡 口截 所 面 的轮廓 、 置 和形 状参 数 ， 索 定位 的 速度 更快 。 位 搜 其 中基 本 配 置 的 图 像 处 理 软 件 可 以识 别 搭 接 、 对
在 目标 １ 件 表 面 ， 用 激 光 三 角 测 量 原 理 ， 时 高 速 利 实 的测 量 件 至 传 感 器 的距 离 。ｅ ｓ－ Ｄ 的 Ｔ 作 距 离 Ｓ ｎｅ Ｕ
范 围 为 １ ３ ２ ３ｍ ， 可 以 提 供 与大 多 数 机 器 人 ８ ￣ ８ ｍ 它
常 用 的 电接 触 式 探 测 传 感 相 同 的 信 号接 口 。所 以 ，
Ｓ 一 智能焊缝 搜索 系统除 了 Ｓ门 Ｈ Ｆ Ｄ所 含 有 的
基 本 功 能 之 外 ， 增 加 了 ２ 图 像 监 控 ， 图 ３所 示 。 还 Ｄ 如
接 口 ， 可 通 过 转 换 模 块 转 换 为 Ｒ ２ ２ 并 Ｓ ３ ２接 口 ； ） （ ２
传感器在焊接机器人中的应用
传感器在焊接机器人中的应用一、传感器在焊接机器人中的重要性焊接机器人是现代制造业中不可或缺的一部分，它们可以提高生产效率，降低人工成本，并确保焊接质量。
而在这个过程中，传感器起到了至关重要的作用。
传感器能够让焊接机器人感知周围环境，从而进行精确的操作。
通过使用传感器，焊接机器人可以更好地适应不同的工作环境和焊接需求，提升焊接质量，实现高效焊接，增强机器人的适应性。
二、不同类型的传感器及其应用1.视觉传感器视觉传感器在焊接机器人中具有广泛的应用。
它们可以识别和跟踪焊缝，以确保焊接位置的准确性。
视觉传感器还可以检测焊缝的质量，如是否有气孔、焊瘤等。
通过将视觉传感器与焊接机器人结合使用，可以提高焊接精度和效率。
2.距离传感器距离传感器可以检测物体与机器人之间的距离，帮助焊接机器人感知周围环境。
在焊接过程中，距离传感器可以帮助机器人避免碰撞，提高安全性。
同时，通过检测工件的距离，距离传感器还可以帮助机器人进行精确的操作，提高焊接质量。
3.温度传感器温度传感器在焊接过程中非常重要。
它们可以帮助焊接机器人感知焊接点的温度，从而进行精确的焊接操作。
温度传感器还可以检测焊接点的温度变化，防止过热或过冷，保证焊接质量。
三、焊接机器人的工作原理焊接机器人通常由机械系统、控制系统和感应系统等组成。
它们的工作流程包括以下几个步骤：首先，感应系统检测工件的位置和形状；其次，控制系统根据感应系统的信息生成运动轨迹；最后，机械系统按照控制系统的轨迹进行操作。
在这个过程中，传感器起到了关键作用，它们可以帮助机器人感知周围环境，提高机器人的适应性和安全性。
四、传感器的类型和原理1.视觉传感器原理：视觉传感器通过使用光学原理来获取图像信息。
在焊接机器人中，视觉传感器通常包括摄像头、图像处理器和图像分析器等部分。
摄像头捕捉工件的图像信息，图像处理器对图像进行处理和优化，最后由图像分析器识别和跟踪焊缝。
视觉传感器的优点包括高精度、高速度和高可靠性。
《焊接机器人》课件
高效率、高精度、高可靠性、易于编 程和操作，能够适应各种复杂环境和 焊接要求，提高生产效率和产品质量 。
焊接机器人的应用领域
汽车制造
焊接机器人广泛应用于汽车车身和零部 件的焊接，提高生产效率和产品质量。
压力容器
压力容器的焊接需要严格的质量控制 和安全保障，焊接机器人能够实现高
质量、高效率的焊接。
03
先进的控制系统
焊接机器人的控制系统是实现自动化焊接的核心，控制系统需要具备高
效的数据处理能力和实时控制能力，以实现精确的焊接参数调整和运动
控制。
焊接机器人的技术优势与局限性
技术优势
焊接机器人具有高精度、高效率、高稳定性和低成本的优点 ，可以大幅提高焊接质量和生产效率，降低人工成本和生产 成本。
《焊接机器人》ppt 课件
目 录
• 焊接机器人概述 • 焊接机器人的技术原理 • 焊接机器人的设计与制造 • 焊接机器人的应用案例 • 焊接机器人的未来发展与挑战
01
CATALOGUE
焊接机器人概述
定义与特点
定义
焊接机器人是一种能够进行自动或半 自动焊接的工业机器人，通过编程和 传感技术实现高效、精准的焊接作业 。
技术更新换代
随着技术的不断发展，焊接机器人需要不断 更新换代，以满足智能制造的需求。
焊接机器人在环境保护方面的挑战与机遇
减少废气排放
焊接机器人能够减少传统焊接过程中产生的有害气体和烟尘排放，降低环境污染。
节能降耗
焊接机器人能够实现高效、低能耗的焊接，降低生产成本，符合绿色制造的要求。
循环利用
焊接机器人能够实现废旧设备的再利用和循环利用，减少资源浪费。
技术局限性
焊接机器人的技术局限性包括对复杂工件的处理能力有限、 初始投资和维护成本较高、操作技术要求较高等方面。此外 ，在处理大型工件或特殊材料时，焊接机器人可能存在一定 的局限性和挑战。
视觉传感器技术在机器人中的应用
视觉传感器技术在机器人中的应用第一章：导言随着工业化水平的不断提高，机器人技术在工业中的应用越来越广泛。
机器人的智能化也成为了研究的热点之一。
而视觉传感器技术在机器人技术中的应用越来越受到重视。
因为视觉传感器可以提供机器人所处环境的高质量图像，并能够实现机器人对物体的感知、定位、识别和跟踪。
随着人工智能等技术的跨越式发展，视觉传感器在机器人领域中的应用将会有更广泛的前景。
第二章：机器人的视觉传感器技术在机器人设计中，为了更好地感知其周围环境，需要使用各种传感器。
其中，视觉传感器作为一种被广泛应用的传感器，可以使机器人更好地感知周围的环境，并进行更加准确的判断和决策。
视觉传感器可分为单目视觉、双目视觉和多目视觉。
单目视觉就是机器人只有一个视觉传感器，双目视觉则是两个视觉传感器，多目视觉则是超过两个视觉传感器。
视觉传感器通过读取环境中的光线，将其转换为数字信号并传送到授权设备进行处理。
同时，机器人的视觉传感器的优秀性能也要求其具备高帧率、高分辨率和低噪声等特点。
视觉传感器的性能与机器人的视觉状态估计和视觉建模密切相关，而机器人在作业中需要获得物体、目标或环境中各种特定信息。
因此，视觉传感器的性能在机器人中的应用中至关重要。
第三章：视觉传感器技术在机器人中的应用案例3.1 机器人的物体识别视觉传感器是机器人实现物体识别的最基本设备之一。
通过将摄像机视角对准被检测物体，识别物体的大小、形状、颜色等关键信息，并将其反馈给机器人执行器，机器人就可以自主地完成工作。
3.2 机器人的空间定位和导航视觉传感器还可以用于机器人的空间定位和导航。
机器人在执行任务时需要了解自己的位置和姿态信息，以便更好的完成任务。
视觉传感器能够获取机器人所在位置和周围环境的空间信息，使机器人能够更好的感知自己所在的位置，并更加准确地执行任务。
3.3 机器人的图像处理在机器人固定点或者移动过程中，视觉传感器可以获取到所需要的图像信息，通过在图像中识别和抽取关键特征，支持机器人做进一步的分类、分析等算法，从而有效地完成其任务。
先进激光视觉传感技术及其在焊接中的应用
一
准确测量 出问隙 、 错边和截 面积等参数。
图 ７ 焊缝上气孔或其他孔洞 的检测
４ 双传感技术 ．
在焊缝检测时 ，除 了要检测 焊缝宽度 、 高 、咬边 余 等焊缝成形有关的几何参数 ，还要检测 焊缝上细小 的气 孔等表 面缺陷 。采用双传感技术 的激光视 觉传感器 在焊
感器 大多为 结构 光 方 式 的传 感器 。因此 ，以 下主 要 以
Ｓｒ Ｒ ｂｔｎ． （ 融公 司）的新技术 为例介绍 激光视 ｅ ｏ ｏｏ［ ｖ ｃ 赛 觉传感器的新近进展及应用情况 ，其主要进展 体现在数 字化 、 反光 、 缝检 测 、双传感 、多层 焊 、 成 化 、 抗 焊 集
利用高速 和高精 度 的激 光视 觉 传 感器 扫 描焊 缝表 面 ，可以得到焊缝表 面的 ３ Ｄ图像 ，通 过一定 的算 法可
以测量焊缝成形的几何参数如焊缝宽度、余高、焊趾角
度等 ， 可探测咬边 、焊瘤 和表 面气孔 等缺 陷 ，如 图 ６ 还
和 图 ７所 示。Ａ Ｃ Ｃ Ｎ和 Ｌ ｓ Ｃ Ｎ传感 系 统分 Ｒ —ｓ Ａ Ａ —ｓ Ａ 图８ 采用双传感技术的激光传感器
技术 获得 的图像 。
图２ 激光视觉传感成像示意图
二、激光视觉传感的新进展及其应用
目前 ，已在焊接 中应用的激光视觉传感 器主要有 扫 描和结构 光两种形式 。扫描方式主要有线形 扫描和 圆形
扫描 ， 中圆形扫描的图像处理方式 要复杂一些 。相对 其 而言 ，对于反 光 的 处理 ，扫描 方 式 比结 构光 方 式 要容 易。此外 ，扫描方式传感器的视场深度大 ，可达 ２０ ｍ ８ｒ ａ
《视觉传感技术》课件
计算机部分
用于对电信号进行分析、处理 和控制。
四、视觉传感系统中的算法
1
特征提取算法
从图像中提取出有代表性的特征，用于后续的目标识别和跟踪。
2
图像匹配算法
通过对比图像特征，实现目标物体在不同图像中的匹配和定位。
3
目标跟踪算法
实时监测目标物体的位置和运动轨迹，用于目标追踪和监控。
五、视觉传感技术的发展趋势
1 光学成像原理
利用光学设备将物体的光 学信号转化为电信号。
2 光号转换为电信号， 进行进一步的处理和分析。
对电信号进行处理，提取 有用信息。
三、视觉传感系统的组成
光学部分
包括光学设备和镜头等，用于 获取物体的光学信号。
电子部分
包括光电转换器和信号处理器 等，将光学信号转换为电信号 并进行处理。
交通管理领域
安全监控领域
应用视觉传感技术实现交通监控、 车辆识别和智能交通系统等功能。
利用视觉传感技术进行视频监控、 人脸识别和行为分析等安全监控 应用。
七、总结
视觉传感技术的优势
高精度、高灵敏、非接触、非 破坏性等。
视觉传感技术的未来 发展趋势
智能化、多传感器融合、人机 交互等。
视觉传感技术的挑战 及解决方案
智能化发展趋势
通过引入人工智能和机器学 习等技术，使视觉传感系统 具备自主学习和智能分析的 能力。
多传感器融合技术
将多个传感器的信息融合， 提高系统的感知精度和抗干 扰能力。
人机交互技术
通过人机交互接口，实现人 与视觉传感系统的高效沟通 和协作。
六、应用案例
工业自动化领域
视觉传感技术在工业自动化中用 于产品质量检测、机器人视觉导 航等方面。
计算机视觉传感技术及在焊接中的运用
计算机视觉传感技术及在焊接中的运用计算机视觉传感技术是一种模拟人类视觉系统的技术，通过计算机和相应的传感器来处理和解释图像信息。
它的应用范围非常广泛，包括自动驾驶、人脸识别、物体检测等等。
在焊接领域，计算机视觉传感技术也得到了广泛的应用。
焊接是一种常见的金属连接方式，广泛应用于制造业。
传统的焊接工艺需要操作者具备一定的经验和技能，但是由于焊接过程中的温度高、光线强烈等因素的影响，操作者很难完全准确地判断焊接质量。
而计算机视觉传感技术的应用，则可以解决这一问题，提高焊接的质量和效率。
在焊接中，计算机视觉传感技术主要用于焊接质量检测和焊缝跟踪。
通过安装摄像头和传感器，将焊接过程实时传输到计算机上进行处理和分析。
首先，计算机会对焊接过程中的图像进行分割和特征提取，提取出焊缝的形状和特征。
然后，通过算法和模型的支持，计算机可以判断焊缝的质量是否合格，及时发现焊接缺陷。
最后，计算机会根据检测结果，控制焊接机器人的运动，保证焊缝的位置和质量。
通过计算机视觉传感技术，焊接质量的检测变得更加准确和可靠。
与传统的目视检测相比，计算机视觉传感技术可以对焊缝进行全方位的检测，避免了人为因素的干扰。
而且，计算机视觉传感技术还可以实现焊接过程的自动化控制，提高焊接的效率和一致性。
除了焊接质量检测，计算机视觉传感技术还可以在焊接过程中实现焊缝的自动跟踪。
在传统的焊接过程中，焊接工人需要手动控制焊枪的位置，以保证焊缝的位置和质量。
这样不仅增加了工人的劳动强度，而且容易出现焊缝偏移或质量不稳定的问题。
而通过计算机视觉传感技术，可以实现焊缝的自动跟踪，即使焊缝位置发生变化，焊枪也能自动调整位置，保证焊接的准确性和稳定性。
计算机视觉传感技术在焊接中的运用，极大地提高了焊接质量和效率。
它可以实现焊接质量的自动检测和控制，避免了人为因素的干扰。
同时，计算机视觉传感技术还可以实现焊缝的自动跟踪，提高了焊接的准确性和稳定性。
随着计算机视觉传感技术的不断发展，相信它在焊接领域的应用会越来越广泛，为制造业的发展贡献更多的力量。
专题11视觉传感器ppt课件
图像采集与处理
图像采集
通过光学镜头和图像传感器将目标物 体转换为图像信号的过程，包括光学 成像、光电转换和数字化处理三个步 骤。
图像处理
图像压缩
通过去除图像中的冗余信息来减少图 像存储或传输所需的数据量，同时保 持图像质量的过程。
对采集到的图像进行预处理、增强、 变换等操作，以改善图像质量、突出 目标特征或提取有用信息的过程。
镜头选择与调整技巧
焦距
焦距越长，视角越窄， 景深越浅。需根据拍摄 距离和范围选择合适的
焦距。
光圈
光圈越大，进光量越多 ，景深越浅。需根据光 线条件和拍摄需求进行
调整。
对焦方式
自动对焦和手动对焦各 有优缺点，需根据实际
情况进行选择。
防抖技术
对于需要移动拍摄的场 合，可选择具有防抖技 术的镜头以减少图像抖
专题11视觉传感器 ppt课件
REPORTING
• 视觉传感器概述 • 视觉传感器技术基础 • 视觉传感器硬件设备 • 视觉传感器软件算法 • 视觉传感器在机器人领域的应用 • 视觉传感器在工业检测中的应用 • 视觉传感器技术挑战与发展趋势
目录
PART 01
视觉传感器概述
REPORTING
定义与分类
定义
视觉传感器是一种利用光学原理和技 术，将光信号转换为电信号，进而实 现对物体形状、大小、位置、颜色等 特征进行识别和测量的装置。
分类
根据工作原理和应用领域不同，视觉 传感器可分为光电式、激光式、红外 式、超声波式等多种类型。
工作原理及特点
工作原理
视觉传感器通过接收物体反射或 发射的光信号，将其转换为电信 号进行处理和解析，从而获取物 体的相关信息。
《机器人传感技术》PPT课件幻灯片PPT
• 特点：
• 增量式光学编码器本钱低于绝对式光学编 码器，分辨率高，但测量的是位移，每次开机 需进展校准，每次停电也须校准，然后才能测 量位置。
• §6—2 速度传感器
• 分类：模拟、数字
• 1、模拟式测速发电机 • 直流测速发电机—直流发电机。
工作原理一样。但测速发电机必 须与工作轴直接相连。
为了测量转向安装第二对发光二极管及光电二极管bb相对于a错位1增量式光学编码器成本低于绝对式光学编码器分辨率高但测量的是位移每次开机需进行校准每次停电也须校准然后才能测量位置
《机器人传感技术》PPT课件幻 灯片PPT
本PPT课件仅供学习交流使用 请学习完毕自行删除
本PPT课件仅供学习交流使用 请学习完毕自行删除
到 36/02100.3515
36/02200.0003433
3、格雷Gray码盘
•
二进制高位变，低位也变，变化位数不定。格
雷码进位时只有一位变化。超过两位变化有错，纠
错。
• 计算机内部存有格雷码与自然二进制码转换表
4、绝对编码器特点
记录机器人关节绝对位置，开机就测出 各关节目前所处位置
绝对式编码器给出的是角位置数字 绝对式编码器码道多，构造复杂，价格贵
• 三、增量式光学编码器
• 构造：在外侧一个环带内设置径向黑白相间条 纹。圆盘两侧分别安装一对发光二极管及光电 二极管A。
• 原理：当黑色条纹阻挡光线时，发光二极管输 出信号是0,否那么是1.。圆盘旋转，输出一系 列脉冲与旋转角度对应。为了测量转向，安装 第二对发光二极管及光电二极管B，B 相对于A 错位1 /4 周期。
• 3、电位器实例—电液伺服驱动
动触头-步进控 制
电位器与齿轮固连
视觉传感技术在焊接机器人中的应用
视觉传感技术在焊接机器人中的应用视觉传感技术在焊接机器人中的应用焊接机器人已经成为现代制造业中不可或缺的一部分，它们能够高效、精确地完成焊接任务。
然而，为了使焊接机器人能够更好地感知周围环境并执行复杂的焊接操作，视觉传感技术的应用变得至关重要。
以下是视觉传感技术在焊接机器人中的应用步骤：第一步：传感器选择选择适合焊接机器人的视觉传感器非常重要。
常见的传感器包括摄像头、激光雷达和红外传感器。
摄像头可以实时拍摄焊接过程中的图像，激光雷达可以提供更精确的距离测量，而红外传感器则可以检测焊接区域的温度变化。
第二步：图像处理一旦选择好传感器，就需要对传感器采集到的图像进行处理。
图像处理过程中常用的技术包括边缘检测、形状识别和模式匹配。
边缘检测可以帮助识别焊接区域的边界，形状识别可以确定焊接工件的形状，而模式匹配可以将焊接工件与预定义的标准进行比对，以检测焊接质量。
第三步：图像分析在处理完图像后，需要对图像进行进一步的分析。
这可以包括检测焊接工件的位置和姿态，以及检测焊接区域的缺陷和质量问题。
例如，通过分析焊缝的形状和大小，可以确定焊接是否均匀，是否存在漏焊或过度焊接的情况。
第四步：路径规划根据图像分析的结果，焊接机器人需要规划出适当的路径来完成焊接任务。
路径规划过程中需要考虑焊接工件的形状、焊接区域的限制以及机器人的运动能力。
通过计算得到的路径，机器人可以在焊接过程中准确地定位和控制焊接枪的位置和姿态。
第五步：实时控制一旦路径规划完成，焊接机器人就可以根据实时采集到的图像和传感器数据进行实时控制。
这意味着机器人可以根据焊接过程中的变化来调整焊接枪的位置和参数，以确保焊接质量的稳定性和一致性。
综上所述，视觉传感技术在焊接机器人中的应用可以通过传感器选择、图像处理、图像分析、路径规划和实时控制等步骤来实现。
这些步骤的组合可以使焊接机器人能够更好地感知周围环境并执行复杂的焊接操作，从而提高焊接质量和生产效率。
项目7视觉传感器及其应用ppt课件
CCD视觉传感器
CCD是美国贝尔实验室于1969年发明的，与电 脑晶片CMOS技术类似，也可作电脑记忆体及逻辑运 作晶片。CCD是一种特殊的半导体资料，由大量独 立的感光二极管组成，普通这些感光二极管按照矩 阵方式陈列(富士公司的Super CCD除外)。
CCD的感光才干比PMT低，但近年来CCD技 术有了长足的提高，又由于CCD的体积小、造价低， 所以广泛运用于扫描仪、数码相机及数码摄像机中。 目前大多数数码相机采用的视觉传感器都是CCD。
7.5 视觉传感器运用实例
7.5.1 月票自动出卖机
纸
顾客 恳求单
镜 头
CCD 线型 视觉
传感
器
放 大 器
打
月
印
票
光源
自动
机
誊写机
月票自动出卖机构造组成
7.5.2 数字摄像机
R
放 A/D
压
大 转换
缩
景 物
镜 头
分 色
G
CCD 彩色
镜 视觉
器
器
编 码
传感器
B
扫描电路
数字摄像机根本构造
存储卡 磁带
CMOS视觉传感器耗电小，其耗电量约为CCD 视觉传感器的1/3。
7.3.3 CMOS视觉传感器的运用
CMOS视觉传感器与CCD视觉传感器一样，可 用于自动控制、自动丈量、摄影摄像、视觉识 别等各个领域。
CMOS针对CCD最主要的优势就是非常省电。 CMOS视觉传感器用于数码相机有助于改善 人们心目中数码相机是“电老虎〞的不良印象。
电动机
索尼DVD805E数字摄像机
(DV)
心脑血管病是世界卫生组织总干事讲过只要采取预防措施就能减少一半的死亡也就是说一半的死亡完全是可以预防的40心脑血管病是世界卫生组织总干事讲过只要采取预防措施就能减少一半的死亡也就是说一半的死亡完全是可以预防的41顾客申请单光源ccd线型视觉传感自动誊写机月票自动发售机结构组成心脑血管病是世界卫生组织总干事讲过只要采取预防措施就能减少一半的死亡也就是说一半的死亡完全是可以预防的42ccd彩色视觉传感器扫描电路电动机磁带存储卡心脑血管病是世界卫生组织总干事讲过只要采取预防措施就能减少一半的死亡也就是说一半的死亡完全是可以预防的43心脑血管病是世界卫生组织总干事讲过只要采取预防措施就能减少一半的死亡也就是说一半的死亡完全是可以预防的44心脑血管病是世界卫生组织总干事讲过只要采取预防措施就能减少一半的死亡也就是说一半的死亡完全是可以预防的45心脑血管病是世界卫生组织总干事讲过只要采取预防措施就能减少一半的死亡也就是说一半的死亡完全是可以预防的46哈苏3900万像素数码相机千万像素的cmos数码相机心脑血管病是世界卫生组织总干事讲过只要采取预防措施就能减少一半的死亡也就是说一半的死亡完全是可以预防的47ccd彩色视觉传感器取景器电路放大器asic集成电路转换器cpu存储卡心脑血管病是世界卫生组织总干事讲过只要采取预防措施就能减少一半的死亡也就是说一半的死亡完全是可以预防的481镜头功能
《焊接机器人》课件
欢迎来到《焊接机器人》PPT课件! 在本课程中，我们将介绍焊接机器人的背 景、工作原理、优势和应用领域、技术发展和趋势，以及相关案例分析。我 们还将探讨焊接机器人面临的挑战和解决方案，最后总结和展望未来。
焊接机器人的背景
介绍焊接机器人的起源和发展历史，以及其在制造业中的重要性。
3 安全性
在焊接过程中确保焊接机器人和工人的安全是一个重要的挑战。
总结和展望
回顾了焊接机器人的背景、工作原理、优势和应用领域、技术发展和趋势，以及相关案例分析和挑战。 展望未来，焊接机器人将继续发挥重要作用，并不断迎接新的挑战。
焊接机器人的技术发展和趋势
1
人工智能
利用人工智能技术，焊接机器人可以自动学习和适应新的焊接任务。
2
协作机器人
焊接机器人可以与人类工人共同工作，提高工作效率和安全性。
3
虚拟现实
通过虚拟现实技术，焊接机器人可以进行远程操作和培训。
相关案例分析
汽车制造业
焊接机器人被广泛应用于汽车 制造业，提高了生产效率和质 量。
焊接机器人的工作原理
解释焊接机器人如何通过编程控制来执行精确的焊接任务，包括传感器、机械臂和电弧焊接设备。
焊接机器人的优势和应用领域
高效性
焊接机器人可以连续工作， 无需休息，提高了焊接生 产的效率。
精确性
通过精密的编程和传感技 术，焊接机器人可以实现 高度精确的焊接操造、航空航天、电 子制造等领域。
航空航天
焊接机器人在航空航天领域中 的应用使得航空器零部件焊接 更加快速和精确。
电子制造
焊接机器人在电子制造业中的 应用促进了高品质和高效率的 电子产品制造。
焊接机器人的挑战和解决方案
第3章传感器在机器人上的应用.ppt
1. 光电开关
光电开关是由LED光源和光电二极管或光电三极管等光敏元件，相隔 一定距离而构成的透光式开关。光电开关的特点是非接触检测，精度可达 到0.5mm左右 。
2、原理
红外测距传感器利用红外信号遇到障碍物距离的不同反射的强度也不同的 原理，进行障碍物远近的检测。红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收 二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号， 当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理 之后，通过数字传感器接口返回到机器人主机，机器人即可利用红外的返回信 号来识别周围环境的变化。
如图所示从图a可以清楚地看出：物体、 光源和接收器之间的布局只在某一瞬间能使 接收器接收到光斑，此时距离d可依下式计 算。
2. 测量传输时间法
信号传输的距离包括从发射器到物体和被物体反射到接收器两部分。传感器与物 体之间的距离是信号行进距离的一半，知道了传播速度，通过测量信号的往返时间即 可算出距离。
2. 测速发电机
测速发电机是一种把输入的转速信号转换成输出的电压信号的机电式信 号元件，它可以作为测速、校正和解算元件，广泛应用于机器人的关节速度
测量中。机器人对测速发电机的性能要求：
1）输出电压与转速之间有严格的正比关系。 2）输出电压的脉动要尽可能小。 3）温度变化对输出电压的影响要小。 4）在一定转速时所产生的电动势及电压应尽可能大。 5）正反转时输出电压应对称。
增量式光电编码器：结构简单、体积小、价格低、精度高、响应速度快、性
视觉传感及图像处理技术在焊接中的应用
[ Abstract] The basic principles of vision sensing and image processing are summarized ,and t hen t heir application and future development in welding engineerng are discussed in t his paper.
哈工大早在 80 年代就成功地利用红外摄像技术 、
热场模数转换技术 、和计算机图像处理技术进行焊接 动态温度场的测量[3 ] 。
清华大学使用具有 256 个光敏单元的线阵 CCD , 对焊缝背面的横向温度场进行检测[11 ] 。横向温度 T (y) 可由下式算出 :
T (y) = Kt·exp (2ξy2) 其中 , Kt ξ, 为温度场的特征参数 ,由 CCD 的物理参数 决定 ;y 为测量点距焊缝中心线的横向距离 。
6 焊接机器人中视觉传感及图像处理技术的 应用
在国外 ,焊接机器人已广泛应用于焊接生产 ,其中 汽车工业领域用得最多 。机器人需要有很强的适应能 力 ,传统的无适应能力的焊接机器人只能在工件位置 和几何尺寸都确定的时候正常工作 ,而借助三维视觉 传感系统和计算机图像处理技术 ,焊接机器人可对焊 接环境进行实时感知 。
电弧焊过程中强烈的弧光会对传感器接收信号产 生很大干扰 ,研究表明[10 ] ,在接收光路中采用峰值波长 为 6000～7000 ! 的干涉滤光片 ,加上防热玻璃 ,可以有 效地排除弧光的干扰 。采用面阵 CCD 的焊缝跟踪系统 工作框图如图 2 所示 。CCD 摄像机固定在焊炬前方来 检测焊缝及熔池 ,所摄取的图像经处理后可清晰显示 出接头缝隙 ,由计算机算出缝隙的宽度并求出焊缝中 心线位置 。
《视觉触觉传感器》幻灯片课件
13
5.3.3 滑动觉传感器
仅检测指部与操作物体在切向的相对位移，不检测接触 的法相接触或压力。
08.10.2020
14
3
5.1.2 固体半导体摄相机
组成有CCD摄像元件、驱 动电路和信号处理电路、电源组 成。
分类：隔行传送、帧传送
隔行传送原理：由场A和场 B信号构成完整图像。场A图像先 送入垂直位移寄存器，再依次送 入水平位移寄存器。同样再依次 读入场B信号。
08.10.2020
4
5.1.3 激光式视觉传感器
第五章 视觉、触觉传感器
08.10.2020
1
5.1 视觉传感器
视觉传感器的作用
进行位置检测； 进行图像识别； 进行物体形状、尺寸缺陷监测。
视觉传感器的组成
照明部：照明被测物体； 接收部：由透镜、滤光片组成； 光电转换部：将光学信号转换为电信号； 扫描部：将二维图像信号转换为时间序列一维信号。
08.10.2020
6
5.2 人工视觉
5.2.1人工视觉的硬件构成
由图像输入、图像处理、图像存储和图 像输出四部分组成
1、图像输入的作用：通过视觉传感器将物 体图像变为二维、三维图像，再经光电元件 将光信号转变为电信号，通过扫描采样将图 像分解成许多像素，再把之输入计算机进行 图像处理。
2、图像处理的作用：对图像信息进行预处 理，以滤去干扰、噪声并作几何色彩方面的 校正，以提高信噪比。
组成有光电转换元件、高速回转多面棱镜、激光器组成。 高速旋转多面棱镜旋转，将激光器发射的激光反射到条形码上做一维 扫描，经条形码反射的光束有光电转换元件接受并放大，送信号处理装置， 对其识别。
08.10.2020
5
5.1.4 红外图像传感器
激光视觉传感技术在焊接中的应用(上)
激光视觉传感技术在焊接中的应用(上)单地说，焊接的操作过程就是控制能量或热源作用在两块或多块材料上，使之形成一个完整的接头。
例如，对电弧焊来说，其操作过程是由人、机器人或专用机器把持焊枪，以一定的速度沿着焊缝运动，同时以一定的工艺参数施加能量。
除了正确的工艺参数外，焊枪是否准确地跟踪焊缝是保证焊接质量的重要环节。
手工或半自动焊接是依靠操作者肉眼的观察和手工的调节来实现对焊缝的跟踪。
对于机器人或自动焊接专机等全自动化的焊接应用，主要靠机器的编程和记忆能力、工件及其装配的精度和一致性来保证焊枪能在工艺许可的精度范围内对准焊缝。
通常，机器的重复定位精度、编程和记忆能力等已能满足焊接的要求。
然而，在很多情况下，工件及其装配的精度和一致性不易满足大型工件或大批量自动焊接生产的要求，其中还存在因过热而导致的应力和变形的影响。
因此，一旦遇到这些情况，就需要有自动跟踪装置，用来执行类似于手工焊中人眼与手的协调跟踪与调节的功能。
在诸多焊接过程信息传感方法中，视觉方法是当前公认的信息量最大、效果最好的传感方法。
早在20 世纪80 年代初，国内外的很多研究人员就已开始研究视觉传感方法，包括以电弧光为光源的被动视觉传感和采用激光辅助照明的主动视觉传感。
被动视觉方法中，电弧本身就是监测位置，没有因热变形等因素所引起的超前检测误差，能够直接获取焊缝接头和熔池的信息，有利于焊接质量的自适应控制。
然而，直接观测易受到电弧的严重干扰，至今还没有成熟的工业应用的报道。
因而，主动光视觉特别是基于激光三角测量原理的结构光或扫描方法已成为目前焊接工业应用中主要的视觉传感方法。
激光视觉传感的最大特点是能够获取焊缝截面的精确几何形状和空间位置的信息，适合实时焊缝跟踪和自适应工艺参数控。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
用于消除因为摄像机性能、传输通道所引起的随机性噪声。主要方 法有两种： （1）邻域平均法：着红方法可能会模糊图像中的尖锐不连续部分，
而且必然会使图像边界模糊。
（2）中值滤波法：可消除领域平均法的问题，而且在平滑脉冲噪
声方面非常有效
2020/2/7
8
1.2灰度变化法
用于改善因成像时曝光不足或曝光过度而产生的图像模糊 不清的情况，可改善图像的视觉效果。
优点：无时域或空间滞后，同步性好，设备成本低。 缺点：弧光太强，不能进行直接图像信息采集。
应用方法： （1）滤光法。选取焊接弧光中能量较低而且 噪声少的波段滤光。 （2）基值采样法。选择电流较低的基值时刻进行采样。
2020/2/7
5
被动视觉传感器
被动视觉传感器焊 接机器人实物图
被动视觉传感器示意图
1.1被动视觉技术 1.2主动视觉技术 D相机原理
2.视觉信息的处理
2.1图像预处理 2.2图像分离
3.视觉传感在焊接机 器人中的应用
2020/2/7
3
一.视觉传感技术
视觉控制的关键在于视觉测量，在焊接过程中视觉技术根据其 光源的不同可分为直接视觉和间接视觉传感两种形式。
1.主动视觉技术
原始熔池图像
2020/2/7
阈值处理后图像
边缘检测法图像
11
三.视觉传感技术在机器人焊接中的应用
1、主动视觉传感技术在机器人焊接中的应用
国外针对焊接过程的结构光的主动视觉传感器，以英国的Meta公 司和加拿大的Serco-robot公司的为例，其产品的特点在于图像采集、 图像处理程序都固化在硬件中，各环节之间运行流畅，误差率较低。 但没有特别好的优化算法。在国内，上海交通大学设计了一套LVST传 感系统，充分考虑了对主动视觉超前检测误差，设计了轨迹修正方法 ，使焊缝跟踪达到更好的实时性与可靠性。
2020/2/7
9
2.图像分离
机器人在进行焊接操作时，往往只需要关注熔池等这些特定的图像， 也就是说只关心整个图像中法一部分具有代表物体的特征信息，比如说相 同的灰度值、相同的颜色等，因此需要计算机将这些特征与其他图像区分 开，而这种区分与提取的过程就叫做图像的分离。
2.1阈值处理法 根据给定的原则，在画面中找出灰度一致的部分。
2020/2/7
6
D（charge coupled device）相机原理
CCD是一种半导体器件，能够把光学 影像转化为数字信号。
在焊接中，采用用于摄像机和一般相机 的二维电容阵列，这样可以扫描投射在焦平 面上的图像。
CCD原理： 图像通过透镜投影在一列电容上（光敏区域），导致每一个电容都积 累一定的电荷，而电荷的数量则正比于该处的入射光强。 一旦电容阵列曝光，一个控制回路将会使每个电容把自己的电荷传给 相邻的下一个电容（传感区域）。而阵列中最后一个电容里的电荷，则将 传给一个电荷放大器，并被转化为电压信号。通过重复这个过程，控制回 路可以把整个阵列中的电荷转化为一系列的电压信号。
令原始图像f(i,j)的灰度 范围为[a,b],线性变换后的 图像f'(i,j)的灰度范围为[a',b'], 则f(i,j)和f'(i,j)的关系可表示为：
如果图像中的大部分灰 度值在[a,b]范围内，有 一部00分像素的灰度值 分布在[a,b]区间之外， 这时，可用下式变换：
原始熔池图像
中值滤波后图像 灰度变换后图像
为了从图像中取出所需要的部分， 可以选择适当的一个阈值进行图像分离， 给定一个阈值t，以阈值t为界，将图像 f(i,j)的灰度值分为0和1，并记为f(i,j):
在进行图像二值化处理时，可以给它一个 灰度的集合Z，再定义二值图像函数：
当a=1（黑），b=0（白）时，即称 图像的二值化。
2020/2/7
视觉传感技术 在焊接机器人中的应用
2020/2/7
1
背景介绍
从第一台工业机器人 1959 年在美国发明到现在，机器人技术的发 展日新月异。根据国际机器人联合会（IFR）2015 年的统计数据，截止 2020 年，工业机器人将达到 26.8 万台，大约有 30%的工业机器人被应 用到焊接领域，对应的将有超过 240 亿左右的系统集成和焊接智能化市 场。
时焊件上所形成的具有一
动视觉技术所需要的设备较多，系统复
定几何形状的液态金属部 分。
杂，造价昂贵，限制了在实际生产中的
应用。
2020/2/7
4
2.被动视觉技术
被动视觉技术无外接光源，采用的是焊接时产生的弧光来对焊接区 域进行照明，通过视觉传感器从而获得熔池图像。通过图像处理和建模分 析，得到熔池特征与焊接参数与焊接质量的关系，进而进行反馈控制，使 机器人焊接过程具有可适应焊接条件变化的能力。
阈值方法分为全局阈值和局部阈值，如果在图像的分割过程中
对图像的每个像素所使用的阈值t是同一个阈值，称为全局阈值法，
若每个像素所使用的阈值t都不相同，则称局部阈值分离法
10
2.图像分离
2.2边缘检测法 边缘检测的目的是发现图像中关于形状和反射或透射比的信息。
边缘检测法是图像分离时最重要的方法，因为图像的其他特征都是由 边缘和区域这些特征推导出来的，而且可以弥补阈值处理法在处理复 杂图像时的不足。
主动视觉技术采用一些特殊的光源进行照明，而常用的照射光源有卤
钨灯、红外发光二极管、激光管等，光源投射到工件表面，再经过漫反射
进入视觉传感器，形成特征图像。
主动视觉技术因为采用了外接光源，因此减少
了电弧光对图像质量的影响，提高了
熔池：指因焊弧热而融化 成池状的母材部分即融焊
熔池图像的质量。但在实际应用中，主
2020/2/7
7
二.视觉信息的处理
对图像信息的处理分为两步，一是对图像进行预处理，二是 对图像进行分离。
1.图像信息预处理
由于采集的图像受到采集环境、摄像机性能以及图像在传输过程中 信号通道的影响，经常会存在噪声，亮度和对比度不够等缺点，因而 需要增强图像的一部分特性而抑制其他不需要的特性，因此需要对图像 进行预处理来除去噪声，调整图像的对比度和突出图像中的重要细节 抑制不必要的细节，从而改善图像的质量。
自1969年CCD图像传感器在贝尔实验室研制成功之后，其广泛的 被应用于图像测量，工业测量领域，而在焊接机器人领域，也在向的 更加智能化发展。下图为现代视觉传感技术在焊接机器人中的具体用 用。
2020/2/7
2
目录
信息获取
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
指导运动
Add your text
信号处理
Add your text
1.视觉传感技术