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组合机床与自动化加工技术 2023年第7期 119-122,126页

作者：陈琳李权文付钰李松莛潘海鸿黄龙鹏广西大学机械工程学院南宁530004 广西工业技师学院机械系南宁530007

针对相贯线工件坐标系标定过程中标定步骤复杂,精度不高的问题,提出一种同轴度法标定相贯线工件坐标系。首先,建立一般形式的相贯线工件坐标系;然后,通过机器人TCP点分别在相贯线主管和支管上各标定10个点,并使用遗传算法分别求出主管... 详细信息

针对相贯线工件坐标系标定过程中标定步骤复杂,精度不高的问题,提出一种同轴度法标定相贯线工件坐标系。首先,建立一般形式的相贯线工件坐标系;然后,通过机器人TCP点分别在相贯线主管和支管上各标定10个点,并使用遗传算法分别求出主管和支管的最优轴线方向向量;最后,根据空间几何关系、主管和支管的轴线方程建立相贯线工件坐标系。在机器人与变位机实验平台进行标定实验,并与现有六点标定法对比,所提出的方法其标定精度在X、Z方向上约为1 mm,在Y方向上小于0.5 mm,为相贯线工件坐标系的标定提供了一种新的标定策略。

关键词：同轴度法相贯线工件工件坐标系标定遗传算法全局最优

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机器人与变位机及相贯线工件标定研究

机器人与变位机及相贯线工件标定研究

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作者：周运涛广西大学

学位级别：硕士

《中国制造2025》制造强国的战略目标对机器人行业提出了全面要求,离线编程系统作为机器人系统发展趋势,目前尚存在机器人与变位机、机器人与工件的空间位置计算值与实际值不符导致机器人与变位机协同精度低的现状,且传统的机器人与变... 详细信息

《中国制造2025》制造强国的战略目标对机器人行业提出了全面要求,离线编程系统作为机器人系统发展趋势,目前尚存在机器人与变位机、机器人与工件的空间位置计算值与实际值不符导致机器人与变位机协同精度低的现状,且传统的机器人与变位机协同运动效率低、加工大工件时焊枪与工件易发生运动干涉。以上现状严重阻碍了机器人行业的进一步发展。为改善上述问题,研究机器人与变位机标定、相贯线工件坐标系标定、机器人与变位机同步协同运动,以提升机器人与变位机协同精度、效率。针对机器人与变位机标定问题,提出了一种新的机器人与变位机自学习五点标定法。该方法融合了五点标定法和粒子群算法的优点,将五点标定法的结果作为粒子群算法进化的初值,通过建立变位机关节转角值与机器人变位机标定误差的关系,以误差值大小作为粒子群进化的衡量标准,从而提高了机器人与变位机标定的精度。针对相贯线工件坐标系标定问题,提出了一种新的基于标定夹具的相贯线工件六点标定法。该方法通过分析旋转特征工件的几何特性,设计了专用的标定夹具,有效避免了传统的针对带有旋转特征工件坐标系标定方法的理论误差,从而提高了相贯线工件标定的精度。在机器人与变位机协同运动中,传统的协同运动方式为变位机主动机器人从动,在整个协同周期里存在变位机停止等位的问题。本文在设计机器人与变位机协同算法时面向机器人与变位机同步协同全过程控制的数据进行规划,从而解决了传统的变位机等位问题,提高了协同运动效率。此外,本文提出的机器人与变位机协同运动协调点规划方式有效解决了传统协同算法中机器人与变位机在协同加工大型工件时造成的焊枪与工件碰撞的问题。最后,在项目组离线编程系统中添加了机器人与变位机标定、相贯线工件坐标系标定、机器人与变位机同步协同规划等模块。通过实验平台验证了论文所提出方法的有效性,所提出方法提升了机器人与变位机标定精度、相贯线工件标定精度、机器人与变位机同步协同运动效率以及加工大型工件时的快速适用性,有着提高离线编程系统易用性与生产柔性的现实意义。

关键词：机器人与变位机标定工件坐标系标定离线编程两自由度变位机机器人协同运动

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非回转体构件双机械手超声检测中的运动控制技术

非回转体构件双机械手超声检测中的运动控制技术

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作者：刘劭纯北京理工大学

学位级别：硕士

随着工业制造水平的不断发展,非回转体复杂曲面构件在航空航天及国防工业领域的应用越来越广泛。由于非回转体复杂曲面构件的形状特殊性,长期以来对其内部缺陷的超声无损检测主要依靠手工检测方法。手工检测对工人的工作经验要求较高,... 详细信息

随着工业制造水平的不断发展,非回转体复杂曲面构件在航空航天及国防工业领域的应用越来越广泛。由于非回转体复杂曲面构件的形状特殊性,长期以来对其内部缺陷的超声无损检测主要依靠手工检测方法。手工检测对工人的工作经验要求较高,存在不直观、判伤难、记录不便和人为影响大等缺点。因为手工检测很难做到各位置检测均匀,所以不可避免的存在漏检现象,探伤质量不稳定,无法满足现代工业对超声无损检测高效率、高精度和高可靠性的要求。工业机器人技术因具有运动精度高、灵活性强、自动化程度高、可重复编程等优点被广泛应用在工业制造领域。将超声无损检测技术与工业机器人技术相结合,能够充分发挥机械手轨迹规划灵活、运动精度高的优点,对于超声自动化检测技术的发展起到很好的促进作用。本文对基于双机械手的非回转体复杂曲面构件超声透射检测系统进行研究。在自动检测过程中,需要确保两台机械手运动在同一工件坐标系下。由于复杂曲面构件的结构限制,很难通过传统标定方法完成工件坐标系标定。因此,需要对双机械手的工件坐标系标定方法进行研究。此外,在实际检测过程中,因为机械手本体与构件存在结构干涉问题,机械手本体运动受限。所以,实际运动中需要在机械手末端增加运动扩展轴来完成检测任务。运动扩展轴的增加使得机械手运动有了冗余自由度,因此,在按照传统方法完成机械手运动的轨迹规划后,需要将运动进行重新分配,从而保证机械手运动的位置和姿态的正确性。

关键词：非回转体双机械手工件坐标系标定运动分配超声检测

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激光视觉焊缝跟踪系统研究

激光视觉焊缝跟踪系统研究

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作者：张海旺河北联合大学

学位级别：硕士

现在我国已经是国际上的第一大焊接国家，钢产量每年已经超过5亿多吨[1]，其中一半的钢材经过焊接加工零件和产品。由于传统的手工焊对工人操纵的技能和劳动强度要求非常的高，所以随着计算机技术、控制技术和机械技术的发展，对焊接的... 详细信息

现在我国已经是国际上的第一大焊接国家，钢产量每年已经超过5亿多吨[1]，其中一半的钢材经过焊接加工零件和产品。由于传统的手工焊对工人操纵的技能和劳动强度要求非常的高，所以随着计算机技术、控制技术和机械技术的发展，对焊接的自动化提出了较高的要求。现在依靠相机为传感器的焊缝跟踪系统中，相机具有响应速度快、搭建系统的方便性、系统可以自动控制等优点。用于现代化的焊接，不但可以保证焊接的质量，还可以满足焊接的速度要求。故对激光视觉焊缝跟踪系统的基本组成和基本原理进行了研究分析。激光视觉焊缝跟踪系统首先要进行视觉标定，来确定世界坐标系和图像坐标系的几何关系。焊缝跟踪系统的精度和质量主要取决于对摄像机系统的标定精度。基于透视变换矩阵的摄像机标定技术，虽然能够满足摄像机的实时计算，但是却存在过分参数化的缺点。本文运用非线性方程参数估计法，对焊接模型进行了重新标定，克服了传统标定过程中的过参数化。电弧弧光的干扰对于在焊接过程中提取出来的焊缝图像质量影响非常大。本文提出了一套对实时图像进行处理的方法。该算法主要由两部分组成：第一部分为焊缝图像的前处理算法，主要包括焊缝图像的加窗处理、图像增强、平滑滤波、二值化。第二部分为焊缝图像的后处理算法，主要包括光带中心线的提取，特征点的提取。对征点进行了直线拟合，为控制部分进行焊缝跟踪作好了准备。用TI公司的TMS320DM642作为焊缝图像处理的核心处理器，建立了焊缝实时跟踪系统的基本结构。分析了焊缝图像处理基本过程中系统的工作过程，及其系统的硬件结构。在焊接过程中，焊接工件的坐标系与机器人基坐标系的齐次坐标变换矩阵，可以利用机器人内部的脉冲编码器记录脉冲的个数和焊接工件的坐标系来进行标定。利用工件坐标系的标定结果可以计算出机械手的坐标变换矩阵，通过机器人的逆运动学就可以计算出6个关节角度，从而可以计算出6个关节所需要的脉冲值。利用平面直线和圆弧的插补原理，根据图像处理算法拟合的中心线，就可以自动跟踪焊缝的轨迹了。

关键词：透视矩阵图像处理工件坐标系标定焊缝识跟踪

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