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视觉识别焊接机器人的研究背景

时间：2017-11-23 来源：机器人在线阅读：16867

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。