双目立体视觉焊接机器人系统设计

本文研究的目标是采用线激光结构光光源的双目立体视觉设备获取待焊工件焊缝的空间三维坐标，用来提高焊接机器人在焊接过程中的智能性。

基于该目的，本论文搭建了相应的实验平台，在已有的焊接机械手的基础上，为了搭载双目立体视觉系统，设计了适应的零部件固连机构。本章节将依次分别介绍系统的总体和各子部件的设计方案。基于双目视觉的机器人焊接轨迹检测系统的总体硬件图如图2-1所示。本系统的硬件部分包括如下三个部分:焊接机械手、PC及控制柜组成的主控系统、由线状激光器和两个固定方位CCD摄像头外加滤光装置构成的主动光源双目视觉传感系统，且该视觉传感系统固连在机械手执行端上，便于其随着机械手的运动而自动获取适宜的视场图像。在该项目中，待焊工件的空间状态信息由不加主动光源、在车间稳定光照下的类自然光照条件下拍摄计算得出，以便机械手的调整。而焊缝的空间三维坐标则在激光器的主动光源下，由视觉传感器采取图像信息经由计算机进行处理获取该信息。再将上述获取的信息通过modbus通信协议通过PLC到机械手控制系统中，得到机器人坐标系下的空间信息，用于焊缝的检测实验，进而可以进行对轨迹偏差进行预警。

作为焊接的主体部分，焊接机器人的选型至关重要，而机器人的选型涉及到加工类型、产品大小和成本等因素。作为该项目的主要任务，需要对风机框架底座进行焊接，其中风机框架底座的零件安装在工装夹具平台上，经机械手预编程的多自由度的运动和工装夹具平台的旋转来实现框架的焊接，且该总体框架的尺寸为1020X840X50(单位mm )。

同时该焊接任务主要为针对不开坡口的对接和T形角接焊缝，所以自动焊接任务选择普通的弧焊机器人即可。

最终介于成本和加工任务的综合考量，本系统使用的工业机器人为日本安川电机公司的MA1440型弧焊机器人，该机器人负重6 kg，且工作范围为左右工作范围可达半径为1440 mm的圆弧，上下最大工作范围可达2511 mm。同时与该工业机器人适配的控制柜DX200可以很好与PLC进行通信，进而可以通过PLC与上位机进行信息的交互。