基于圓形激光掃描視覺(jué)傳感器的焊縫檢測(cè)系統(tǒng).pdf

1、焊接過(guò)程的自動(dòng)化與智能化已經(jīng)成為焊接行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。傳統(tǒng)的示教再現(xiàn)型焊接機(jī)器人對(duì)焊接作業(yè)條件的穩(wěn)定性及精度要求十分嚴(yán)格，對(duì)于每一項(xiàng)焊接任務(wù)都需要嚴(yán)格準(zhǔn)確的示教，這不僅增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且對(duì)復(fù)雜形狀的焊縫編程效率較低，不能對(duì)焊接動(dòng)態(tài)過(guò)程實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)控制。裝配誤差、焊接應(yīng)力和變形都能引起焊縫位置相對(duì)于機(jī)器人預(yù)先給定位置的變化，而通常機(jī)器人并不能識(shí)別這種接頭位置的變化。這種情況下，通常使用焊縫定位跟蹤傳感器來(lái)識(shí)別和跟蹤焊縫位置的變化，并

2、將焊縫的位置信息和偏差信息傳送給機(jī)器人。 本文采用主動(dòng)光源檢測(cè)技術(shù)，構(gòu)建了基于激光視覺(jué)傳感器的焊縫檢測(cè)系統(tǒng)。首先開(kāi)發(fā)了圓形激光掃描傳感器，建立了激光錐面數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了該系統(tǒng)的三維檢測(cè)原理。開(kāi)發(fā)基于Labview的軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖像采集,并對(duì)采集的圖像進(jìn)行處理,識(shí)別焊縫特征點(diǎn)，獲得焊縫的圖像坐標(biāo),根據(jù)檢測(cè)原理，將特征點(diǎn)圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為世界坐標(biāo)。 為克服傳統(tǒng)的點(diǎn)狀或線條狀激光視覺(jué)傳感器信息量少、解釋模糊以及跟蹤方向單一等問(wèn)

3、題，本文開(kāi)發(fā)了圓形激光掃描傳感器，激光二極管發(fā)射激光，通過(guò)由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的由正負(fù)透鏡組成的透鏡體，投射到待焊工件表面形成圓形激光軌跡。 針對(duì)帶有一階徑向畸變的透射投影成像模型，對(duì)傳統(tǒng)的兩步法攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一種線性標(biāo)定攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)的簡(jiǎn)便算法，該算法首先對(duì)部分內(nèi)參數(shù)預(yù)標(biāo)定，然后根據(jù)成像過(guò)程的RAC (Radial alignment constraint，徑向排列約束)關(guān)系，只需要采用最小二乘法解超定線性方程組就可

4、以得到全部參數(shù)，避免了解非線性方程組及參數(shù)優(yōu)化的復(fù)雜過(guò)程。采用激光法（光學(xué)法）標(biāo)定攝像機(jī)成像主點(diǎn)位置，并采用求圖像光斑質(zhì)心的方法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法的標(biāo)定精度較高，并且不受其他參數(shù)標(biāo)定的影響。 分析了結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量原理。針對(duì)圓形激光掃描三維測(cè)量系統(tǒng)，建立結(jié)構(gòu)光錐面方程的數(shù)學(xué)模型；確定錐形方程的待標(biāo)定參數(shù)。設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)光錐面的標(biāo)定方法，通過(guò)采集位于錐面上的標(biāo)定點(diǎn)，建立了攝像機(jī)坐標(biāo)下的結(jié)構(gòu)光錐面方程。 在對(duì)圖