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焊接路径的视觉识别与机器人轨迹规划

时间：2017-11-23 来源：机器人在线阅读：7388

焊接路径的视觉识别与机器人轨迹规划

《中国制造2025》明确指出了我国未来的制造业要向智能化、自动化的方向发展。焊接技术在制造业技术中占有重要的地位，因此实现焊接过程的智能化、自动化成为焊接领域今后发展的必然趋势。在目前的工业应用中，大多数的焊接机器人都是通过示教再现的方式进行作业，这种方式存在缺点之一是当外部环境发生变化时需重新示教，多品种小批量的情况下焊接自动化程度不高，生产效率较低。焊接路径的视觉识别与轨迹规划技术，借助视觉传感代替人的肉眼进行焊接路径的识别，并且对焊接过程进行轨迹规划，达到机器人能自主进行示教的目的，从而大大提高焊接机器人的自动化水平。

本文采用高清工业CMOS相机与UR3机器人形成“手眼关系”，搭建图像采集实验平台获取焊缝图像，首先对视觉识别系统进行建模，介绍了摄像机的标定模型和标定方法，利用平面棋盘格作为靶标对摄像机进行了标定实验，提出了基于外参数的摄像机标定精度评估方法，对摄像机标定结果的精度进行评估，根据实验结果，标定精度达0.582mm。通过求解机器人的“手眼关系”，得到摄像机坐标系到机器人基坐标系的转换矩阵。

其次介绍了焊缝图像的处理过程，根据焊接工件的特点选择Canny边缘检测算法对焊接路径进行边缘检测，并使用Rough变换方法对焊接路径进行提取，得到焊接路径的走向方程，进而得到焊接路径特征点的图像坐标，为后面的视觉控制奠定基础。

构造了焊枪的纠偏控制模型，以比例控制律作为控制算法，通过TCP/IP的通讯方式实现计算机与机器人控制器之间的通讯。采用三次样条插值的方法对焊接路径的过渡处进行轨迹规划，实现焊接过程的平稳过渡。

最后通过验证实验，对焊接路径的识别精度做了评估，指出识别过程存在误差的原因。通过修正后，焊接路径的x,y,z三个方向平均绝对误差在0.8mm以内，验证本文的焊接路径的视觉识别与机器人轨迹规划算法是有效的。关键词:机器人;焊接路径;视觉识别;相机标定;图像处理;轨迹规划