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焊接机器人之视觉传感在焊接领域中的研究现状

时间：2017-07-20 来源：机器人在线阅读：10173 原创

国外在焊缝视觉传感上发展的比较早且迅速，研究较为深入，已有较多产品投入市场。目前，加拿大、美国、瑞典、英国都己有很成熟的商业化的图像传感焊缝处理系统。

加拿大Servo-Robot公司生产的DIGI-LAS系列产品是采用激光作为结构光，使用了自动化模块结构，可以方便地与焊接机器人进行通信，进行焊缝寻找与跟踪。最高焊接速度可达1 Om/min美国Worthington Industries公司生产的激光焊缝跟踪设备，定位精度小于O.lmm。

瑞典ASEA公司生产的Laser Track系列产品采用激光视觉，自动进行焊缝起始点寻找与跟踪。焊接速度为120mm/min，定位精度小于0.4mm。适用于对接、搭接、角接三种类型的焊缝。

英国Meta公司生产的焊枪一体式的Laser Pilot系列产品采用主动视觉技术，以激光作为结构光，用于焊接机器人进行焊缝寻找与跟踪。该产品的通用型较强，使用于多种焊缝类型，最高焊接速度可达巧耐min焊接的定位精度小于0.lmm此外，Meta公司生产的Scout系列激光焊缝跟踪系统，能够以的定位精度，使得机器人沿着焊缝确定三维空间位置，且可以保持焊枪相对于焊缝表面的方向保持不变。如图1一3所示。

国内从20世纪70年代左右开始将视觉技术应用于焊接自动化上。80年代开始，随着闭环控制理论的成熟和激光器、摄像机、计算机等技术的进步，我国的基于视觉传感器的焊接系统逐步发展，技术也在逐步提高，研制出的产品性能较之80年代有了长足进步。

清华大学学者在焊接视觉跟踪系统中做了比较深入的研究，提出了一种特征向量的算法。将焊缝分段，对摄像机拍摄的焊缝图像进行处理，把不同区间的焊缝的灰度分布用特征向量来表示，用上一区间的特征向量来识别下一区间的特征向量，通过特征向量来提取焊缝，能判断各种类型的焊缝，准确度很高。近些年来，郑军、潘际奎院士又提出了基于粒子滤波的结构光实时焊缝跟踪技术。将结构光投射在焊缝上对焊缝进行处理，以此识别焊缝，再通过粒子滤波实现焊缝跟踪。实验的焊缝跟踪精度可达到0.5mm。

上海交通大学学者对铝合金开坡口填丝GTAW焊，提出了钨极中心和焊缝中心投影位置的两种算法，并且根据不同焊件的类型，提出了PID控制和模糊控制两种控制方法。周律等人对Eye-in-hand系统中摄像机与机器人上焊枪的布局做出改进，增加摄像机的一个自由度，使摄像机可以绕机器人上焊枪旋转。使用BP神经网络算法来计算摄像机拍摄图像中的焊枪与传感器上电机的转角，使得摄像机转动角度可控，增加了装置的工作范围。张巧琳、陈善本等人研制的机器人焊接自动化系统，采用激光CCD来进行焊接路径规划，采用电弧传感来对焊件进行高度跟踪，如图1-3所示。