爬行式弧焊機(jī)器人.doc

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______________________________________________________________________________________________________________ 工業(yè)機(jī)器人 姓名： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 爬行式弧焊機(jī)器人 摘要：本文介紹爬行式弧焊機(jī)器人結(jié)構(gòu)光三維視覺(jué)傳感器的傳感原理、系統(tǒng)組成和設(shè)計(jì)依據(jù)。用會(huì)聚透鏡和柱透鏡組合產(chǎn)生線長(zhǎng)35～ 40 mm、線寬1 mm 的光紋投向焊縫, 熱敏電阻組成橋式自功控溫電路,用5 L /s 流量的空氣(或氬氣) 吹開(kāi)煙塵、蒸汽和飛濺物等, 微型CCD 攝像機(jī)加裝窄帶濾光片攝像, 經(jīng)二值化、圖像分割和中心取樣等圖像處理并計(jì)算出偏移量送控制系統(tǒng)引導(dǎo)爬行機(jī)器人正確施焊。 關(guān)鍵詞: 弧焊機(jī)器人; 爬行機(jī)構(gòu); 焊縫跟蹤; 圖像處理 Abstract:M ake use of combinat ion of assemble lens and co lumns lens to produce ligh t veins of 35～ 40mm length and 1 mm w idth w hich is thrown to weld seam. Therm isto r compo ses of bridge2type electric circuit w h ich conto ls temperature automat ically.The rate of flow ing of 5 L /s blow s fumes, steam and splash th ing etc. M inni CCD is added narrow 2tape filter ligh t p late to take p icture, through image processing such as 2 valuemelt ing, image cut t ing, cent ral samp ling and calculate deviation to send to control system,w h ich guides craw ling robo t to w eld correctly. Key words:Arcw lding robo t; Craw lmachine; Weld seam tracking; Image processing 1. 引言 焊接是一種勞動(dòng)強(qiáng)度比較大、工作環(huán)境比較惡劣的工藝方法。在焊接過(guò)程中伴隨著弧光、輻射、高溫及大量的飛濺和煙塵出現(xiàn)。在這樣的惡劣環(huán)境，對(duì)工人 的身體健康影響極大。但是隨著人類社會(huì)不斷進(jìn)步，人們對(duì)生活質(zhì)量和工作環(huán)境的要求愈來(lái)愈高；同時(shí)科學(xué)技術(shù)和工藝水平的發(fā)展，大型重要構(gòu)件的焊接越來(lái)越多，僅僅依靠手工焊接是難于滿足焊接質(zhì)量和焊接效率的要求。用機(jī)器人代替人的操作是人類夢(mèng)寐以求的理想。因此開(kāi)發(fā)具有智能化的機(jī)器人以取代人在危險(xiǎn)惡劣環(huán)境下難以完成的工作，一直是科研工作者致力解決的課題之一。 弧焊機(jī)器人主要應(yīng)用于各類汽車(chē)零部件的焊接生產(chǎn)。在該領(lǐng)域，國(guó)際大 型工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)主要以向成套裝備供應(yīng)商提供單元產(chǎn)品為主。本公司主要從事弧焊機(jī)器人成套裝備的生產(chǎn)，根據(jù)各類項(xiàng)目的不同需求，自行生產(chǎn)成套裝備中的機(jī)器人單元產(chǎn)品，也可向大型工業(yè)機(jī)器人企業(yè)采購(gòu)并組成各類弧焊機(jī)器人成套裝備。在該領(lǐng)域，本公司與國(guó)際大型工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)既是競(jìng)爭(zhēng)亦是合作關(guān)系。 弧焊機(jī)器人 圖1 弧焊機(jī)器人是焊接自動(dòng)化發(fā)展的主要方向, 在汽車(chē)制造、工程機(jī)械等產(chǎn)業(yè)已有廣泛的應(yīng)用。目前應(yīng)用的大都是示教再現(xiàn)型弧焊機(jī)器人, 無(wú)法適應(yīng)焊接過(guò)程中焊縫的變形、工件本身及其裝備的不一致, 因而限制了其在大型油罐、船舶和壓力管道等結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)用。為了對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品具有良好的適應(yīng)性和高質(zhì)量的焊接加工, 迫切需要提高它的智能水平[ 1 ]。 　　傳感技術(shù)是提高弧焊機(jī)器人智能水平的關(guān)鍵技術(shù)之一。結(jié)構(gòu)光三維視覺(jué)傳感[ 2 ]以其大量程、大視場(chǎng)和光紋圖像信息提取簡(jiǎn)單等特點(diǎn), 近年來(lái)得到廣泛的 應(yīng)用。本文研究了適用于爬行式弧焊機(jī)器人的結(jié)構(gòu)光三維視覺(jué)傳感器。 　　適合全位置焊接的、能夠在直壁、曲面等焊件上行走施焊的爬行式弧焊機(jī)器人, 其任務(wù)是解決生產(chǎn)實(shí)際中包括曲面焊在內(nèi)的全位置焊接自動(dòng)化, 完成生產(chǎn) 現(xiàn)場(chǎng)豎焊、橫焊和曲面焊等焊接[ 3 ]。它的工作環(huán)境對(duì)視覺(jué)傳感器而言是非常惡劣的, 強(qiáng)烈的弧光干擾幾乎淹沒(méi)光紋圖樣, 燃燒的氣體、飛濺的鐵屑?jí)m埃影響焊縫圖像信息的提取, 高溫輻射要求對(duì)激光器和CCD進(jìn)行冷卻降溫, 爬行的運(yùn)動(dòng)方式又要求整個(gè)傳感器的結(jié)構(gòu)緊湊、體積小重量輕。為此, 我們?cè)诠庠垂β?、波長(zhǎng)選擇、光紋生成方法、圖像處理技術(shù)及CCD 選型和冷卻防塵等方面進(jìn)行了大量的研究。 2. 爬行機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成 爬行式弧焊機(jī)器人的系統(tǒng)構(gòu)成主要由移動(dòng)機(jī)構(gòu)、圖象傳感系統(tǒng)、控制電路以及計(jì)算機(jī)信息處理控制系統(tǒng)組成，如圖! 所示。移動(dòng)機(jī)構(gòu)是機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)；圖象傳感系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)組成焊縫識(shí)別系統(tǒng)，以識(shí)別焊縫；控制電路與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成焊縫跟蹤系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)焊縫跟蹤。 2.1移動(dòng)機(jī)器人的結(jié)構(gòu) 全位置爬壁機(jī)器人須具備兩個(gè)基本功能：吸附功能和移動(dòng)功能。爬壁機(jī)器人按照吸附方式可分為空氣吸附式和磁吸附式兩種；按照移動(dòng)方式可分為輪式、履帶式、步行式三種。表! 和表’ 分別比較了不同的吸附方式和移動(dòng)方式的爬壁機(jī)器人的性能優(yōu)缺點(diǎn)。本文所研究的機(jī)器人是用來(lái)在壁面、球面、管道等曲面上爬行焊接。必須具有較強(qiáng)的壁面適應(yīng)能力和 承載能力。履帶式移動(dòng)結(jié)構(gòu)由多個(gè)鏈節(jié)連成，接觸面積大，壁面適應(yīng)能力強(qiáng)。爬壁焊接機(jī)器人的作業(yè)表面多為鐵磁性材料，選擇磁吸附方式可以達(dá)到機(jī)器人結(jié)構(gòu)緊湊，吸附力大的效果。為了便于機(jī)器人在完成作業(yè)時(shí)能夠容易脫離工作表面，采用電磁鐵吸附可以達(dá)到對(duì)磁吸力的控制。在鏈節(jié)上設(shè)置內(nèi)力補(bǔ)償式可變吸附體，與運(yùn)動(dòng)相對(duì)獨(dú)立，使得履帶塊運(yùn)動(dòng)時(shí)能自由脫 離壁面，靜止時(shí)又能夠提供足夠大的吸附力。因而本文爬壁機(jī)器人是采用雙履帶電磁鐵結(jié)構(gòu)，每條履帶上均勻分布二十個(gè)電磁鐵，工作中始終保證有八塊磁塊與壁面處于良好的吸附狀態(tài)。該結(jié)構(gòu)具有承載能力大，驅(qū)動(dòng)功耗小，路面適應(yīng)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，既能安全的吸附于壁面，又能以最小的力矩完成靈活運(yùn)動(dòng)，代表了新一代爬壁機(jī)器人的發(fā)展方向。 2.2 移動(dòng)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng) 本機(jī)器人系統(tǒng)是采用兩輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的雙履帶結(jié)構(gòu)。由于直流電機(jī)具有啟動(dòng)力矩大，動(dòng)態(tài)性能好，調(diào)速范圍寬和控制較為簡(jiǎn)單等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此在該移動(dòng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置中，采用了兩臺(tái)直流伺服電機(jī)分別作為兩履帶輪的驅(qū)動(dòng)單元，包括帶有減速齒輪的直流電機(jī)、伺服放大器以及用作速度反饋的旋轉(zhuǎn)光碼盤(pán)。它們提供轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需要的轉(zhuǎn)速和力矩。通過(guò)調(diào)節(jié)兩履帶輪的轉(zhuǎn)速來(lái)控制車(chē)體的運(yùn)行速度和轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，使機(jī)器人能夠按照所要求方向和速度移動(dòng)，完成前進(jìn)、后退、按曲率半徑回轉(zhuǎn)及原地轉(zhuǎn)向等動(dòng)作，但是僅僅依靠改變兩輪的速度是不能讓焊炬達(dá)到完全跟蹤焊縫的要求，因而在移動(dòng)機(jī)器人的本體上附有十字滑塊機(jī)構(gòu)。這樣通過(guò)改變機(jī)器人兩履帶輪速度對(duì)焊炬進(jìn)行粗調(diào)，通過(guò)十字滑塊的移動(dòng)來(lái)達(dá)到對(duì)焊炬進(jìn)行微調(diào)，從而達(dá)到焊炬完全跟蹤焊縫目的。 2.3 圖像傳感系統(tǒng) 履帶智能弧焊機(jī)器人的圖像傳感系統(tǒng)主要是用來(lái)檢測(cè)焊炬與焊縫中心位置的偏差，為焊縫跟蹤控制系統(tǒng)提供偏差輸入信息。研究和發(fā)展自動(dòng)化、智能化焊接過(guò)程控制系統(tǒng)是保證焊接質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件的重要手段。為達(dá)到機(jī)器人自動(dòng)跟蹤焊縫這一目的，首先需要獲得焊縫信息，識(shí)別焊縫。對(duì)于結(jié)構(gòu)化環(huán)境下工作的機(jī)器人，其工作路徑相對(duì)固定，可以通過(guò)離線編程或示教再現(xiàn)的方式實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃。而爬壁機(jī)器人多在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中作業(yè)，機(jī)器人本體在不斷運(yùn)動(dòng)，同時(shí)其作業(yè)環(huán)境惡劣、作業(yè)對(duì)象存在很強(qiáng)的不確定性，因此必須實(shí)現(xiàn)作業(yè)路徑自主規(guī)劃。據(jù)統(tǒng)計(jì)從獲取信息的()*是來(lái)自視覺(jué)，隨著計(jì)算機(jī)、信號(hào)處理等技術(shù)的快速發(fā)展使得機(jī)器人以人類視覺(jué)的方式獲取環(huán)境信息成為了可能。這應(yīng)使爬壁機(jī)器人能夠以視覺(jué)信息為基礎(chǔ)自主規(guī)劃作業(yè)方案、獲取作業(yè)過(guò)程中所需要的信息。本系統(tǒng)選用了激光傳感器，由激光發(fā)生器與$$% 攝像機(jī)組成，采用結(jié)構(gòu)光作輔助光源的主動(dòng)式視覺(jué)傳感器，用一條光束投射到焊縫上&工件表面位置的差異使得光在焊縫上產(chǎn)生形變；用攝像機(jī)攝取形變后的結(jié)構(gòu)光，檢測(cè)其圖中光帶的形變位置，即可推算出焊縫的形狀；在標(biāo)定攝像機(jī)、光源及工件距離后，可求出焊縫的實(shí)際三維位置，從而計(jì)算出我們控制系統(tǒng)中所需要的偏差量。這個(gè)偏差信息經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)運(yùn)算后，驅(qū)動(dòng)控制電路，使爬行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)得到校正，從而形成 焊縫偏差跟蹤閉環(huán)控制。 2.4控制系統(tǒng) 爬行機(jī)器人應(yīng)用于焊接領(lǐng)域，是解決焊接自動(dòng)化的一項(xiàng)重要課題。在焊接自動(dòng)化中，需要解決的兩個(gè)主要問(wèn)題是焊縫識(shí)別和焊縫跟蹤的設(shè)計(jì)。焊縫識(shí)別上面已經(jīng)討論過(guò)，而焊縫跟蹤的設(shè)計(jì)首先需要解決爬行機(jī)器人速度閉環(huán)控制，然后根據(jù)焊縫偏差信息對(duì)爬行機(jī)器人進(jìn)行糾偏控制。 2.4.1速度閉環(huán)控制 由于焊接環(huán)境的復(fù)雜性，爬行機(jī)器人經(jīng)常要爬升和下降進(jìn)行焊接，這就使兩個(gè)車(chē)輪電機(jī)的負(fù)載發(fā)生變化，使爬行機(jī)器人不能載著焊槍勻速運(yùn)動(dòng)，這必然影響焊接的質(zhì)量。而且由于焊縫經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)是曲線形狀，形狀各異，焊縫的寬度、深度不同這樣就使爬行機(jī)器人需要依靠?jī)奢喌乃俣炔坏葋?lái)轉(zhuǎn)向拐彎，調(diào)整機(jī)器人的方位，以便實(shí)時(shí)跟蹤焊縫、進(jìn)行焊接。所以有必要對(duì)爬行機(jī)器人進(jìn)行速度閉環(huán)控制，使其速度有可調(diào)控制。速度控制電路框圖如圖2 所示。 2.4.2 焊縫跟蹤控制 由于焊接過(guò)程是一個(gè)高度非線性、多變量作用，同時(shí)具有隨機(jī)不確定性因素的存在，決定了對(duì)焊接過(guò)程的焊縫跟蹤等問(wèn)題變得非常困難。而且履帶式爬行弧焊機(jī)器人系統(tǒng)模型是非常復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)比較復(fù)雜，既有滑動(dòng)又有滾動(dòng)出現(xiàn)；既有雙履帶輪的運(yùn)動(dòng)控制，又有十字滑塊 上下左右運(yùn)動(dòng)控制，閉環(huán)控制中的每個(gè)環(huán)節(jié)都比較復(fù)雜。但是若采用經(jīng)典的()% 控制理論和現(xiàn)代控制理論設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，事先都需要知道被控對(duì)象的精確的數(shù)學(xué)模型，但這對(duì)履帶式爬行機(jī)器人系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是比較困難的。所以經(jīng)典控制理論控制手段幾乎無(wú)法有效地應(yīng)用到本系統(tǒng)的控制過(guò)程中。而模糊控制技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展無(wú)疑給解決這一難題提供了新的思路和方法。模糊控制實(shí)質(zhì)上是由計(jì)算機(jī)去執(zhí)行操作人員的控制策略，因而可以避免復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型。對(duì)于非線性、大滯后和帶有隨機(jī)干擾的系統(tǒng)，()% 控制往往會(huì)出現(xiàn)失效，然而采用模糊 控制則較易實(shí)現(xiàn)。()% 控制超調(diào)量大，并帶有振蕩，相反模糊控制對(duì)輸入量的突然變化并不敏感，較之()% 控制不僅對(duì)被控對(duì)象參數(shù)適應(yīng)能力強(qiáng)，而且對(duì)模型結(jié)構(gòu)發(fā)生較大改變的情況下，在所有工作點(diǎn)上都能做到較穩(wěn)定的控制。模糊控制能夠獲得較好的控制效果。對(duì)于履帶式智能弧焊機(jī)器人系統(tǒng)而言，模糊控制原理可描述為：根據(jù)焊槍與焊縫中心偏離的誤差及其變化率來(lái)判定焊槍相對(duì)焊縫目前位置及其將動(dòng)作的趨勢(shì)，進(jìn)而確定焊車(chē)兩輪的速度變化。因此，把焊槍與焊縫中心偏差和偏差變化率作為模糊控制器的輸入，兩履帶輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入電壓作為模糊控制器的輸出。所以該模糊控制器是兩輸入雙輸出系統(tǒng)。其控制框圖如圖# 所示： 3　結(jié)構(gòu)光三維視覺(jué)傳感器的組成 3. 1　傳感原理 圖1 為爬行式弧焊機(jī)器人結(jié)構(gòu)光三維視覺(jué)傳感器的傳感原理示意圖。激光器經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)形成一光片, 與CCD 鏡頭保持一定角度投向搭接焊件, CCD鏡頭垂直焊件, 因而像面上將得到反映激光器相對(duì)焊件的三維位置信息的折線, CCD 拍攝的光紋圖樣經(jīng)計(jì)算機(jī)處理, 計(jì)算出正確位置, 就可以引導(dǎo)與傳感器固定在一起的焊槍正確施焊。 圖1　傳感原理 Fig. 1　Pr inc iple of sensor 3. 2　系統(tǒng)組成 考慮到弧焊過(guò)程的環(huán)境及機(jī)器人的爬行運(yùn)動(dòng)方式, 視覺(jué)傳感器要求整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理、重量輕、體積小、外表美觀和使用方便。其包含4 個(gè)系統(tǒng): 1) 激光光紋系統(tǒng)能產(chǎn)生明亮均勻的光片, 投射到距鋼板60 mm 到100 mm 處時(shí), 產(chǎn)生線長(zhǎng)35 mm～ 45mm、線寬約1 mm 的光紋; 2) 圖像攝入系統(tǒng)能即時(shí)攝取激光光紋二維圖像, 窗口大小合適。為了排除雜光弧光干擾、鏡頭前要安裝窄帶濾光片; 3) 降溫吹灰系統(tǒng)能吹開(kāi)弧焊時(shí)的煙塵、蒸汽和飛濺, 具有降溫及溫度自功控制功能。當(dāng)激光器和CCD 攝像機(jī)溫度高于40 ℃時(shí), 斷開(kāi)激光器電源; 4) 圖像處理系統(tǒng)能即時(shí)采集并處理圖像, 計(jì)算出焊炬對(duì)焊縫的偏移量, 引導(dǎo)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)糾偏, 保證焊接質(zhì)量。 3.3　結(jié)構(gòu)光三維視覺(jué)傳感器的設(shè)計(jì) 爬行式弧焊機(jī)器人結(jié)構(gòu)光三維視覺(jué)傳感器的激光光紋生成系統(tǒng)要解決激光器波長(zhǎng)、功率的選定, 要研制聚光系統(tǒng)使光紋在工作距離內(nèi)達(dá)到一定的線長(zhǎng)和線寬?？紤]到焊接開(kāi)始時(shí), 工件安裝定位, 需要用可見(jiàn)光引導(dǎo)確定焊槍位置, 我們參考了GT IG 焊的光譜分布情況[ 4 ] , 對(duì)弧光光譜進(jìn)行研究。一般來(lái)講, 弧焊光譜由原子光譜、離子光譜和連續(xù)譜組成, 弧光是不連續(xù)成份, 熔池金屬輻射光是連續(xù)成份。圖2 是GTAW工藝、焊接電流50 A 和弧長(zhǎng)3 mm 情況下低碳鋼陽(yáng)極的電弧光譜線分布?？梢钥闯? 整個(gè)譜線是在較低的連續(xù)譜上疊加了許多不連續(xù)的譜線, 這些不連續(xù)的譜成份即弧光成份, 而在600～ 700 nm 波長(zhǎng)區(qū)間弧光成份較低。因此, 在600～ 700 nm 區(qū)間開(kāi)一窗口,就可以避開(kāi)大部分的弧光干擾。為此, 我們選用可見(jiàn)光波段650 nm 系列的半導(dǎo)體激光器, 考慮到各種坡口對(duì)結(jié)構(gòu)光的反射, 光源功率選擇30 m W。 圖2　譜線分布 Fig. 2　Spectrum distribution 　 線結(jié)構(gòu)光的生成方法有多種, 如單縫法、柱透鏡法等。我們采用柱透鏡法。系統(tǒng)由會(huì)聚透鏡和材料為K9、5 13 mm 的柱透鏡形成。調(diào)節(jié)兩鏡之距, 使其能 在60～ 100mm 工作面上產(chǎn)生線長(zhǎng)35～ 40mm、線寬1 mm 的光紋。 　　爬行式機(jī)器人的工作姿勢(shì)是多樣的, 它要完成平焊、立焊等全位置工作, 特別是在立焊和仰焊時(shí), 要克服重力的作用, 所以機(jī)身上荷重有限, 這就要求傳感器盡量體積小、重量輕。為此, 我們選用JC2BS629 型CCD 攝像機(jī), CCD 圖像區(qū)域5. 78mm ×4. 19mm , 自動(dòng)曝光時(shí)間1/60～ 1/15 000 s, 鏡頭前加裝窄帶濾光片。濾光片強(qiáng)度透過(guò)率> 50 % , 半寬< 10 nm。并確保濾光片中心波長(zhǎng)與激光器波長(zhǎng)一致。 　　為了保證半導(dǎo)體激光器和CCD 攝像機(jī)能正常工作, 我們?cè)O(shè)計(jì)了降溫吹灰系統(tǒng)。利用5 L /s 流量的空氣(或氬氣) 吹入傳感器盒內(nèi), 然后從鏡頭前噴出, 以 吹開(kāi)煙塵、蒸汽、飛濺物等。自功控溫電路如圖3。用熱敏電阻組成橋式自動(dòng)控溫電路, 當(dāng)傳感器盒內(nèi)溫度高于40 ℃時(shí), 斷開(kāi)傳感器電源, 伺服系統(tǒng)失去光條紋信號(hào)后, 控制焊接電源熄弧。 圖3　自動(dòng)控溫電路 Fig. 3　Temperature auto controller 　CCD 攝取的圖像信號(hào)經(jīng)圖像采集卡轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后, 經(jīng)二值化、圖像分割和中心取樣等處理, 提取位置信息, 通過(guò)計(jì)算, 確定出當(dāng)前焊槍相對(duì)焊縫的位 置偏差, 然后通過(guò)D/A 卡輸出給運(yùn)行機(jī)構(gòu), 引導(dǎo)正確施焊。 　　半導(dǎo)體激光器、CCD 攝像機(jī)、自動(dòng)控溫電路、熱敏電阻及導(dǎo)氣管等緊湊安裝在鋁合金盒內(nèi), 將其安裝在爬行機(jī)構(gòu)上。圖4 為爬行機(jī)構(gòu)及視覺(jué)傳感器。 圖4　視覺(jué)傳感器及爬行機(jī)構(gòu) Fig. 4　Vis ion sen sor and crawl machine 3.4結(jié)構(gòu)光三維視覺(jué)傳感器傳感實(shí)驗(yàn) 　圖5 是結(jié)構(gòu)光三維視覺(jué)傳感器對(duì)V 型坡口的傳感實(shí)驗(yàn)照片[ 5 ]。我們看到, 經(jīng)中心取樣后,V 型坡口的特征圖樣已經(jīng)很清楚地顯示出來(lái), 左邊水平線段比右邊長(zhǎng), 反映了對(duì)中偏差, 即焊槍偏右了。V 字頂點(diǎn)到水平直線段的距離反映了深度信息, 若激光器與CCD 光軸成A°夾角, 則深度為這段距離與夾角反正 切的值之積。計(jì)算機(jī)在確定了V 字頂點(diǎn)及2 條直線段各兩端共5 個(gè)頂點(diǎn)的像素位置后, 就可以計(jì)算出縫寬及對(duì)中偏差值, 然后轉(zhuǎn)換為經(jīng)過(guò)標(biāo)定的實(shí)際值后, 便可輸送到運(yùn)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤。 圖5　V 型坡口埋弧焊光紋處理圖片 Fig. 5　Photo of l ight- tr ip on SAW V groove 　 圖6 是結(jié)構(gòu)光三維視覺(jué)傳感器對(duì)3 mm 厚扳材搭接弧焊的傳感實(shí)驗(yàn)照片, 焊接電壓V = 21 V , 電流I = 125 A , 采樣時(shí)間T = 0. 2 s, 對(duì)比度80, 亮度 134[ 6 ]。我們看到, 經(jīng)中心取樣后, 搭接焊的特征圖樣已經(jīng)很清楚地顯示出來(lái), 左邊水平線段比右邊長(zhǎng), 反映了對(duì)中偏差, 即焊槍偏右了。 圖6　搭接坡口弧焊光紋處理圖片 Fig. 6　Photo of l ight- tr ip on lap 4.結(jié)論 本文詳細(xì)地介紹了我們自行制的非完整兩履帶移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成及其控制系統(tǒng)。該履帶式智能弧焊機(jī)器人具有適應(yīng)性強(qiáng)、智能化程度高的特點(diǎn)?？梢詫?shí)現(xiàn)從手工焊接到自動(dòng)化焊接的轉(zhuǎn)變；實(shí)現(xiàn)從固定底座焊接機(jī)器人到移動(dòng)式焊接機(jī)器人的轉(zhuǎn)變；實(shí)現(xiàn)從有軌焊接到無(wú)軌焊接機(jī)器人的轉(zhuǎn)變。對(duì)其運(yùn)動(dòng)與吸附機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，傳感技術(shù)的選擇，控制決策智能化技術(shù)的研究，及其在焊接領(lǐng)域的成功應(yīng)用，必將有力地推動(dòng)機(jī)器人制造與控制技術(shù)的發(fā)展。 參　考　文　獻(xiàn) [1 ]　金　鋒, 等1115 Lm 人眼安全激光測(cè)距技術(shù)設(shè)計(jì)[J ]1 光電子·激光, 1998, 6 (5) : 4392441. 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