第6章 焊缝跟踪技术
焊缝跟踪ppt课件
焊缝跟踪器连线-1
跟踪器 负极接家具 正极接送丝机 YASKAWA Robotics Division
MOTOMAN
11
焊缝跟踪器-YCP02连线-2
MOTOMAN
YASKAWA Robotics Division 12
焊缝跟踪器-YCP02示意图
MOTOMAN
YASKAWA Robotics Division 13
焊缝跟踪-连接诊断画面
YASKAWA Robotics Division
MOTOMAN
1、CP02正确安装后，在输入 /输出中可以监控该画面 2、8个模/数转换通道，4个通 用IO。 3、当跟踪器和YCP02连接正 确时，执行焊缝跟踪功能后， A/D应显示“+”值。显示负值 说明连接错误。
14
焊缝跟踪程序样式
焊缝跟踪---NCP02的追加和跟踪功能的确认2
2、找到NCP02Fra bibliotekMOTOMAN
3、打开跟踪功能 YASKAWA Robotics Division
9
焊缝跟踪---NCP02的追加和跟踪功能的确认3
4、没装NC02画面
MOTOMAN
5、确认设置 YASKAWA Robotics Division
焊缝跟踪—相位补偿5
MOTOMAN
YASKAWA Robotics Division 30
焊缝跟踪—相位补偿6
MOTOMAN
YASKAWA Robotics Division 31
焊缝跟踪—相位补偿7
MOTOMAN
YASKAWA Robotics Division 32
焊缝跟踪—相位补偿8 8
• 当在特殊条件下，需要示教参考点来生成摆焊 坐标系。
焊接温度场焊缝识别及焊缝跟踪技术研究
文章编号:1004-132 (2002)08-0640-04焊接温度场焊缝识别及焊缝跟踪技术研究项 安 博士项 安 潘际銮 张 华 贾剑平 潘俊民 摘要:论述焊接温度场焊缝识别方法及焊缝跟踪控制系统。
系统采用焊接温度场传感器获得焊接工件背面热图像,通过改进的梯度算法对热图像的分析计算获得焊缝偏差,利用规则自校正模糊控制器实现焊缝跟踪。
试验和实际生产运行表明系统能够准确识别焊缝,焊缝跟踪运行稳定可靠。
关键词:焊缝跟踪;焊接温度场;模糊控制;M IG M A G ;埋弧焊中图分类号:T G 409 文献标识码:A收稿日期:2000—07—24基金项目:江西省主要学科跨世纪学术和技术带头人培养资助项目 焊缝跟踪一直是焊接自动化、智能化主要研究课题,焊偏是造成焊接质量缺陷的重要原因之一。
围绕这个问题,人们提出了许多解决方法。
例如激光扫描跟踪技术、旋转电弧传感跟踪技术等,然而这些技术在实际应用中存在着各自的局限。
焊接温度场能反映焊接的动态过程,通过对焊接温度场的检测可同时提取熔透、焊缝偏差等特征参数[1～4],以实现焊接质量的动态跟踪。
本文研究设计了一套基于焊接温度场分布的焊缝跟踪模糊控制系统[5],已成功地应用于焊缝背面M IG M A G 和螺旋管埋弧焊焊缝跟踪。
系统采用独特的I CCD 双色温度场传感技术[2]获取焊缝和焊炬位置信息,配置了自行设计的规则自校正模糊控制器。
焊接工艺试验和实际生产运行表明,所设计的系统能够准确识别焊缝位置,实现了焊缝跟踪智能控制,系统运行稳定、可靠。
1 焊缝跟踪模糊控制系统见图1,系统由被控对象、温度场传感器、图像卡、工控机、I O 接口以及执行机构组成,其中温度场传感器由双色滤光片和I CCD 构成。
图1 焊缝跟踪控制系统框图焊接过程中,焊接温度场传感器将拍摄的焊接温度场红外热图像转换为视频电信号,图像采集卡将视频信号转换为数字信号存储在计算机内存中。
计算机对存储的图像进行处理得到焊缝偏差值和偏差变化率。
(完整word版)激光焊接机器人焊缝跟踪方法
激光焊接机器人焊缝跟踪控制方法陈智龙120160033摘要：当前激光焊接机器人在实际的工业生产中应用的越来越广泛，在汽车制造业以及其他机器制造业激光焊接机器人在生产中的作用也越来越大。
如何提高焊接机器人的焊缝精度问题以及控制焊缝轨迹已成为激光焊接机器人发展的首要难题。
关键词：激光焊接机器人；焊缝轨迹；控制0引言激光作为焊接和切割的新手段应用于工业制造，具有很大发展潜力。
在国际汽车工业领域，激光加工技术已广泛得到了应用，激光切割与焊接逐渐成为标准的汽车车身生产工艺．国内也已积极推广应用，但目前主要还是以引进成套激光加工设备为主，用于激光钎焊、激光渗透焊、激光对接焊、白车身激光三维切割和激光金属零件表面热处理［1]。
由于成本考虑，有些汽车厂家则直接进口国外激光加工的零部件．为提升我国汽车制造的技术能力,我们应依靠国内技术能力,自主创新,在更广范围和更深层次上，加快激光加工在制造业的应用发展．车身在整车制造中占有重要地位，不仅车身成本占整车的40%~50﹪，而且对汽车安全、节能、环保和快速换型有重要影响。
人口老龄化不断逼近，各制造业工厂着手进行技术改造工程设计，采用了许多工业机器人，以提高生产线的柔性程度为基础,为制造厂家提供了生产产品多样化，更新转型的可能性．以上汽大众汽车车身生产车间为例，机器人能独立完成工件的移动搬运、输送、组装夹紧定位，可完成工件的点焊、弧焊、激光焊、打磨、滚边、涂胶等工作．有的工位上把上件、夹具、工具以机器人为中心布置，以便机器人能完成多个工序,实现多品种、不同批量的生产自动化．采用机器人使焊接生产线更具柔性化、自动化，使多种车身成品可在一条车身装焊生产线上制造,实现多车型混线生产．因此，焊接生产线必须很容易地因产品结构、外形的改变而改变，具有较高的柔性程度［2].由于柔性车身焊接生产线可以适应汽车多品种生产及换型的需要，是汽车车身制造自动化的必然趋势,特别是进入上世纪90年代以后,各大汽车厂家都在考虑车身焊接生产线柔性化。
弧焊机器人焊缝跟踪方法
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激光传感器：通过测量激光束在焊缝 上的反射来获取焊缝位置信息，具有 高精度和稳定性好的特点。
在选择传感器时，需要考虑焊接环境 、焊缝类型和精度要求等因素。
传感器数据采集与处理
数据采集
通过传感器获取焊缝位置 、形状和尺寸等数据，需 要保证采样频率和精度满 足要求。
数据预处理
对采集到的原始数据进行 滤波、去噪和平滑等处理 ，以提高数据质量。
根据焊缝跟踪任务的特性，选 择合适的损失函数，如均方误 差（MSE）或交叉熵损失。
模型评估指标
使用准确率、召回率、F1分数 等指标，全面评估模型性能。
05
焊缝跟踪方法性能比较与未来展望
各种焊缝跟踪方法性能比较
基于视觉的焊缝跟踪方法
• 高精度、实时性、受限于光照和视觉角度。
• 基于视觉的方法利用摄像头捕捉焊缝图像，通过图像处理算法提取焊 缝特征，实现高精度跟踪。但实时性可能受图像处理复杂度影响，且 性能受限于光照条件和视觉角度。
图像处理方法
预处理
对获取的焊缝图像进行去噪、增强等 操作，以提高图像质量和清晰度，为 后续的特征提取和识别奠定基础。
焊缝区域分割
通过图像处理技术，如边缘检测、阈 值分割等，将焊缝区域从背景中分离 出来，减少非焊缝区域的干扰。
焊缝特征提取与识别
特征提取
利用图像处理技术提取焊缝的特征，如边缘、纹理等，用于描述焊缝的形状和位 置信息。
基于传感器的焊缝跟踪：采用位移、角度等传感 器实时检测焊缝位置，实现精确跟踪。这种方法 对传感器精度和稳定性要求较高，但具有响应速 度快、抗干扰能力强的优点。
综上所述，焊缝跟踪技术在提高弧焊机器人焊接 质量和生产效率方面具有重要意义。各种焊缝跟 踪方法各有优缺点，实际应用时需结合具体场景 和需求进行选择。
基于模糊控制的电弧焊接焊缝跟踪技术研究
周 玉 印 付 丽君 （ 沈 阳理工大学信息科学与工程学院， 辽宁 沈阳 １ １ ０ １ ５ ９ ）
池世 春 许 石 哲
（ 中科 院沈阳 自 动化研究所 ， 辽宁 沈 阳 １ １ ０ ０ １ ６ ）
摘 要
针 对 Ｖ 型坡 口焊 缝 ， 采 用摆 动 扫 描 式 电弧 传 感 器 ， 研 制 了基 于模 糊 控 制 的 焊 缝跟 踪 系统 。主要 介 绍 了焊 缝 跟 踪 系统 的
跟踪 ， 使 焊 枪 对 中焊 缝 。 ２ 焊 缝 跟踪 模糊 控 制 算 法 设 计 焊 缝 跟 踪模 糊 控 制 系 统 以焊 枪 距 离 焊 缝 中心 的横 向偏 差 值 ｅ及 偏 差 值 的变 化 量 ｅ ｃ作 为输 入量 ， 以伺 服 电机 的控 制 步 数 Ｕ 为输出量 ， 即 采 用 二 维 模糊 控 制 器 结 构 。 焊 缝 跟 踪 模糊 控制 器 结
ｔ ａｂｌ ｅ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｗｅ ｌ ｄｉ ｎｇ ｐｒ ｏｃ ｅｓ ｓ ， ｔ ｈｅ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ ｕｓ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ＡＲＭ ｍ ｉ ｃｒ Ｏｐｒ ０ ｃｅ ｓ ｓ Ｏ ｒ ｌ ｏ ｏｋ—ｕ ｐ ｔ ａ ｂｌ ｅ ｗｏｒ ｋ ｓ ｅａ ｍ ｔ ｒ ａｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｏｒ ｄｅ ｒ ｔ ｏ ａ ｃｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ａ ｃ ｃｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｔ ｒ ａ ｃｋ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｓ ｅａ ｍ ｗｅｌ ｄｉ ｎ ｇ， ｔ ｈ ｅ ｗｅｌ ｄｉ ｎ ｇ ｔ ｏｒ ｃｈ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｗｅｌ ｄｉ ｎ ｇ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ ： Ａｒ ｃ ｓ ｅｎ ｓ ｏｒ ， ｆ ｕ ｚ ｚ ｙ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏ１ ． ｓ ｅａ ｍ ｔ ｒ ａ ｃｋ ｉ ｎｇ， ＡＲＭ
焊缝 跟 踪 ， 即 以焊 炬 为 被 控 对 象 、 电弧 （ 焊炬 ） 相 对 于焊 缝 中 心 位 置 的偏 差 作 为被 调 量 ， 通过机械 、 电磁 、 激光 、 视 觉 等 多 种 传 感 测 量 手 段控 制焊 炬 ，使 其 在 整 个焊 接 过 程 中始 终 与 焊缝 对 中 。 焊 缝 跟 踪 是焊 接 自动 化 领 域 的 一 个重 要 研 究 课 题 ， 精 确 的 自动焊 缝 跟 踪 技 术是 保 证 焊 接 质 量 的关 键 ， 在 焊 接过 程 中焊 炬 应 始 终对 中焊 缝 。由 于焊 接 是 复杂 的热 加工 工 艺 ， 弧 焊 过程 中产 生 的 强光 、
焊缝跟踪技术
xi (xu cx ) sx
yi
( yu
cy )
sy
xu,yu,cx,cy：像素坐标Ou
sx, sy：单位距离上的像素点
.
3
1
D
O
β
h
P
ΔZ
F1 F
f
FF1=I
2
3
4
1.激光发生器 D成像靶面 D摄像机透镜 4.被测平面
htgaD rctIg/ f
ZhDtg
.
4
1
4
5
2
6
姿态修正
实际轨迹 修正后轨迹
示教轨迹
ε ：设定偏差 0.2-0.3 mm
姿态修正较复杂，一般传感系统不采用
.
9
激光扫描焊缝跟踪传感器
.
传感器控制系统
10
长征系列火箭贮箱箱底. 机器人自动焊接系统
11
双目视觉导引/跟踪、熔透控制传感器系统
.
12
双目视觉导引/跟踪、熔透. 控制传感器系统
13
基于视觉传感的多机器人智能化焊接系统
第6章 焊缝跟踪技术
1. 激光扫描视觉传感器原理 2. 焊缝类型识别和特征提取 3. 机器人直接视觉跟踪系统实现
.
1
一、激光扫描视觉传感器原理
基 于 三 角 测 量 原 理
.
2
标定
需标定的摄像机内参数有 (cx, cy)，sx，sy，k及f 等六个参数
xi
yi
xn (1 kr 2 ) yn (1 kr 2 )
Δ
激光扫描Y型坡口轮廓线
.
6
V/Y型坡口接头轮廓模式示意图
搭接接头轮廓模式示意图
对接无坡口轮廓示意图
焊缝跟踪
YASKAWA
Robotics Division 6
MOTOMAN上海技术服务科技术资料
MOTOMAN
YASKAWA
Robotics Division 7
焊缝跟踪---NCP02的追加和跟踪功能的确认1
MOTOMAN
1、维护模式下，先择 选 项基板
YASKAWA
Robotics Division 8
焊缝跟踪—相位补偿8 8
MOTOMAN
YASKAWA
Robotics Division 33
焊缝跟踪—相位补偿9 8
MOTOMAN
当L/R为正值时，焊道向壁向偏移，负值反之
YASKAWA
Robotics Division 34
焊缝跟踪—相位补偿10 8 几个要点说明： 1、工具数据要准确，包括姿态角 2、SxE197，相位差测量参数完成后要置“0” 3、当保护气体改变时，要重测相位差 4、所有使用的摆焊频率都要做相位补偿 5、完成后，要把测量模式改为无效 6、相邻，相近的频率，相位补偿平均值记录 在同一个参数里面 列：
Robotics Division 29
焊缝跟踪—相位补偿5
MOTOMAN
YASKAWA
Robotics Division 30
焊缝跟踪—相位补偿6
MOTOMAN
YASKAWA
Robotics Division 31
焊缝跟踪—相位补偿7
MOTOMAN
YASKAWA
Robotics Division 32
YASKAWA
Robotics Division 4
向右移
焊缝跟踪工作原理—上下跟踪
在焊接过程中，导电嘴到焊材的距离出现波动时，焊缝跟踪功能会自动调整 上下轨迹。保持焊接电流一致。
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4. 计算高度h和Y向偏差Δ
V/Y型坡口接头轮廓模式示意图
搭接接头轮廓模式示意图
对接无坡口轮廓示意图
角接/船行焊轮廓示意图
跟踪前，必须已知坡口形式
三、机器人视觉跟图
轨迹修正
实际轨迹
Δ1 Pi-2 Δ2 修正后轨迹 Pi 示教轨迹
P i-1
轨迹插补步距
Pi-2→Pi-1：Δ1≤ ε 所以，不进行轨迹修正
xi ( xu cx ) sx yi ( yu c y ) s y
xu,yu,cx,cy：像素坐标Ou sx, sy：单位距离上的像素点
1
D
F1
F
FF1=I
2
O
h
f
β
3
P
ΔZ
4
1.激光发生器 D成像靶面 D摄像机透镜 4.被测平面
D h tg arctgI / f
平面S型曲线焊缝导引/无电弧轨迹规划
平面S型曲线焊缝导引/无电弧轨迹规划过程图像处理
空间曲线焊缝导引
平面S型曲线自动导引/轨迹规划和焊接过程
第6章 焊缝跟踪技术
1.
2.
3.
激光扫描视觉传感器原理 焊缝类型识别和特征提取 机器人直接视觉跟踪系统实现
一、激光扫描视觉传感器原理
基 于 三 角 测 量 原 理
标定
需标定的摄像机内参数有 (cx, cy)，sx，sy，k及f 等六个参数
2 x x (1 kr ) i n 2 y y (1 kr ) n i
Z h Dtg
1
4 5
2 3
6
h
θ
7
1.跟踪传感器 2.焊枪 3.激光扫描扇面 D 5.镜头 6.激光发生器
7.激光扫描线
y = h tgθ
θ：激光扫描的角度
二、焊缝类型识别和特征提取
h
Y型坡口剖面模型 1. 采集激光扫描图像
Δ
2. 低层处理（滤波）
3. 中层处理（曲线拟合、 特征提取） 激光扫描Y型坡口轮廓线
Pi-1→Pi ： Δ2≥ ε 进行轨迹修正
ε ：设定偏差 0.2-0.3 mm
姿态修正
姿态修正较复杂，一般传感系统不采用
激光扫描焊缝跟踪传感器
传感器控制系统
长征系列火箭贮箱箱底机器人自动焊接系统
双目视觉导引/跟踪、熔透控制传感器系统
双目视觉导引/跟踪、熔透控制传感器系统
基于视觉传感的多机器人智能化焊接系统