焊接路径的焊接机器人识别研究现状

传统的焊接路径的获取可以分为两种，分别是手工示教和离线编程的方式手工示教是第一代焊接机器人的操作方式，操作人员通过示教盒控制装有焊枪的机器人末端进行运动，焊接路径主要靠人的肉眼去识别。这种方式适应环境变化的能力弱，若工件的形状或位置发生变化，则需要重新进行示教，花费大量的时间和人力。离线编程是在仿真环境用三维模型模拟实际的作业过程，在仿真环境中通过虚拟示教获取焊接路径后输入到机器人控制器中，这种示教方式相比于人工示教的方式减少了示教时间，提高了生产率，并且能通过仿真提前验证焊接作业的正确性和安全性。殷子强等利用SolidWorks对机器人进行三维建模，利用三维模型模拟弧焊机器人的焊接过程。唐新华[}z]等利用烤缝的几何形状及特征参数、第一道示教燥缝位置和轨迹等信息，开发一套具有自主规划功能的离线编程系统。张兴国等利用MFC和OpenGL在Visual C++环境下构建了机器人的可视化运动场景，实现了机器人运动轨迹规划的可视化。李想等提出了一种基于QT和OpenGL的交互式三维离线编程和仿真系统，采用集成机器人语言、拾取关键点、手动修改姿态等措施实现了方便易用的交互式离线编程系统。在这些研究中，通过离线环境获取焊接路径，具有一定的优势，但同时也存在缺点，离线环境采用的理想的机器人模型，而实际的机器人在制造装配等过程中存在误差，导致实际模型与仿真模型不一致，离线编程得到的路径点仍然需要经过校准和修正才能保证焊接的精度和质量。

自主示教是近年来焊接机器人的研究热点，通过采用计算机视觉的方式获取焊缝特征信息，然后对其进行轨迹规划。该方法模拟人类通过先观察后处理的行为，能够使焊接过程实现智能化和自动化，是当前机器人焊接技术的发展趋势。BaeK.Y等通过求取熔池的最左边列线和最右边列线以获取熔池中心列线，再根据焊丝中心在图像中的固定位置，确定焊丝中心离熔池中心的位置。高向东等以熔池质心为状态向量，应用卡尔曼滤波器对熔池质心进行状态估计获取焊缝位置的最佳估计值。陈念等利用方向角方法求解弧光照射下显现的焊缝坡口边线的方程，并求取坡口边心的中心线以获得焊缝位置。朱振友[[18]等利用焊缝在沿焊接方向具有强相似性的特点，在焊缝的初始位置提取焊缝模板，在焊缝后续位置通过模板匹配澎法来确定焊缝位置。李原等基于多峰检测和时域空域连续性判据提取投射在焊缝上的线结构光中心线，并提取沟槽中心获得焊缝中心位置。