视觉识别焊接机器人的研究背景
时间:2017-11-23
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绪论
1课题研究的背景及意义
制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。制造业是否强大,关系到国家和民族的强盛。而焊接技术是在制造业和加工业中占有非常重要地位的一项技术,在制造生产中有着非常广泛的应用,据统计,在欧美发达国家中,超过40%的钢材需要经过焊接才能形成产品。在我们国家,随着现代制造业迅速发展,人们对焊接过程中的质量控制,生产效率以及工作条件等的要求也越来越高。
传统的焊接主要依靠人力进行,焊接的质量取决于工人的技术熟练程度,在焊接的过程中,工人要面对焊接烟尘、噪声、有害气体以及电磁等有害身体健康的恶劣环境。随着焊接技术的发展,资源和环境约束不断强化,劳动力等生产要素成本不断上升,只有不断提高焊接的生产效率,提高焊接的质量,改善焊接的工作环境,才能提高企业的社会竞争力。为实现这一目标,很多企业开始引入了工业机器人进行焊接,以实现焊接技术的智能化、柔性化、自动化。
2015年5月份,国务院印发了《中国制造2025》,提出了我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。其中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。因此,在焊接这个制造业中占有重要位置的技术上,也要进行创新,以适应国民经济发展的要求。
机器人技术是近几十年来发展迅速的一门综合性技术,它涉及到机械、电子、控制、计算机、传感技术,人工智能等各方面的技术知识。在国外,机器人技术己经发展得相当成熟,在各行各业都有比较成熟的应用。我们国家在这方面起步晚,发展较缓慢,但近年来,随着经济和社会的发展,对机器人的需求也越来越强烈。特别是近几年,机器人在搬运、打磨、3C装配等领域发展特别迅速,机器人的应用对改变企业的生产模式、提高企业的生产效率产生巨大的作用。
目前在机器人自动焊接的应用中,大多数属于示教再现的工作模式,也有少量用到离线编程。通过示教或者离线编程的方式在一定程度上满足生产的需要,但是也存在局限性,这些方式的作业条件和焊接参数都是预先设定的,在焊接的过程中缺少实时调整的功能,外部工作环境一旦变化,焊接机器人就不能满足工作的需求。但在实际的生产中,不同产品的结构、尺寸、工艺要求往往不同,此时往往要对机器人进行从新示教,这无疑加大了工作量,增加成产周期和成产成本,降低了企业的生产效。在示教和离线编程不能满足实际生产需要的情况下,寻求新的技术手段以满足焊接的自动化需求成为近年来研究的热点。将视觉、力、触角等传感器与机器人融合,根据传感器的信息反馈,实时调整机器人的运动决策,极大地提高机器人的智能化、自动化程度。
在机器人中加入机器视觉,使机器人在不接触目标工件的情况下通过视觉的反馈信息进行作业,如同人的眼睛一样,机器视觉具有信息量大,处理精度高,处理结果易于控制等特点,将机器视觉技术加入到工业机器人系统中,对于提高工业生产柔性与自动化程度、扩大机器人的应用领域具有重要意义。
基于以上分析,结合实验室的课题需求,提出了基于视觉传感的机器人焊接路径识别研究,通过视觉信息的采集和图像处理,实现焊接过程的自主示教,取代传统焊接机器人示教一再现的作业方式,具有重大的理论意义和工程应用价值。
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