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蚁群算法与离线编程相结合的电池托盘焊接路径优化方法

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厦门理工学院学报 2023年第1期31卷 1-8页

作者：林志树张宇奇沈钦锋王志友厦门理工学院机械与汽车工程学院福建厦门361024 厦门锋元机器人有限公司福建厦门361023

针对新能源汽车电池托盘双机器人焊接路径规划问题,提出一种蚁群算法与离线编程仿真相结合的解决方法。该方法根椐电池托盘焊道布局建立焊接任务数学模型,提取电池托盘上待焊点的坐标信息,设计基于蚁群算法的焊接路径规划方案,采用Matla... 详细信息

针对新能源汽车电池托盘双机器人焊接路径规划问题,提出一种蚁群算法与离线编程仿真相结合的解决方法。该方法根椐电池托盘焊道布局建立焊接任务数学模型,提取电池托盘上待焊点的坐标信息,设计基于蚁群算法的焊接路径规划方案,采用Matlab编程得到一次优化结果,通过Octopuz离线编程软件对一次优化前后的路径进行仿真模拟,对双机器人碰撞干涉区域进行二次优化。仿真结果表明,一次优化可显著缩短焊接路径,优化后的路径长度为优化前的37%;二次优化可有效避免双机器人焊接时发生碰撞,提高焊接工作站的作业安全性,缩短电池托盘焊接时间,工件的焊接时间是未优化前的81.2%。

关键词：汽车电池托盘焊接路径路径规划方法焊接机器人蚁群算法离线编程

改进遗传算法的焊接机器人焊接路径优化方法研究

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焊接技术 2023年第10期52卷 109-113页

作者：莫兴福许明善张建华李沙广东南方职业学院广东江门529000 江门市维凯智能装备有限公司广东江门529000 北京师范大学珠海校区广东珠海519087

针对焊接机器人焊接路径规划存在的焊接路径长、能耗高等问题,提出一种改进遗传算法的焊接机器人焊接路径优化方法。通过Steger方法获取焊接有效条纹区域,采用灰度重心法和Hessian矩阵法分别对焊接作业区域展开粗提取和细提取,获取焊接... 详细信息

针对焊接机器人焊接路径规划存在的焊接路径长、能耗高等问题,提出一种改进遗传算法的焊接机器人焊接路径优化方法。通过Steger方法获取焊接有效条纹区域,采用灰度重心法和Hessian矩阵法分别对焊接作业区域展开粗提取和细提取,获取焊接信息。通过焊接作业特点,以焊接机器人最短焊接路径和最小能耗为目标,构建焊接机器人焊接路径规划模型,使用改进的遗传算法求解模型,获取焊接机器人焊接最佳路径,实现焊接路径优化。试验结果表明,所提方法的焊接路径最小达到了50.5 m,能耗仅为5.1 J,并且耗时最高仅为2.9 s,其有效解决焊接机器人路径优化问题,为焊接机器人路径优化提供有效的指导作用。

关键词：改进遗传算法焊接机器人焊接路径优化

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焊接路径的视觉识别与机器人轨迹规划

焊接路径的视觉识别与机器人轨迹规划

作者：林明盛广东工业大学

学位级别：硕士

《中国制造2025》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。焊接技术在制造业技术中占有重要的地位,因此实现焊接过程的智能化、自动化成为焊接领域今后发展的必然趋势。在目前的工业应用中,大多数的焊接机器人都是通... 详细信息

《中国制造2025》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。焊接技术在制造业技术中占有重要的地位,因此实现焊接过程的智能化、自动化成为焊接领域今后发展的必然趋势。在目前的工业应用中,大多数的焊接机器人都是通过示教再现的方式进行作业,这种方式存在缺点之一是当外部环境发生变化时需重新示教,多品种小批量的情况下焊接自动化程度不高,生产效率较低。焊接路径的视觉识别与轨迹规划技术,借助视觉传感代替人的肉眼进行焊接路径的识别,并且对焊接过程进行轨迹规划,达到机器人能自主进行示教的目的,从而大大提高焊接机器人的自动化水平。本文采用高清工业CMOS相机与UR3机器人形成“手眼关系”,搭建图像采集实验平台获取焊缝图像,首先对视觉识别系统进行建模,介绍了摄像机的标定模型和标定方法,利用平面棋盘格作为靶标对摄像机进行了标定实验,提出了基于外参数的摄像机标定精度评估方法,对摄像机标定结果的精度进行评估,根据实验结果,标定精度达0.582mm。通过求解机器人的“手眼关系”,得到摄像机坐标系到机器人基坐标系的转换矩阵。其次介绍了焊缝图像的处理过程,根据焊接工件的特点选择Canny边缘检测算法对焊接路径进行边缘检测,并使用Hough变换方法对焊接路径进行提取,得到焊接路径的走向方程,进而得到焊接路径特征点的图像坐标,为后面的视觉控制奠定基础。构造了焊枪的纠偏控制模型,以比例控制律作为控制算法,通过TCP/IP的通讯方式实现计算机与机器人控制器之间的通讯。采用三次样条插值的方法对焊接路径的过渡处进行轨迹规划,实现焊接过程的平稳过渡。最后通过验证实验,对焊接路径的识别精度做了评估,指出识别过程存在误差的原因。通过修正后,焊接路径的x,y,z三个方向平均绝对误差在0.8mm以内,验证本文的焊接路径的视觉识别与机器人轨迹规划算法是有效的。

关键词：机器人焊接路径视觉识别相机标定图像处理轨迹规划

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基于分区粒子群算法的焊接机器人路径规划

华东理工大学学报（自然科学版） 2014年第5期40卷 639-645页

作者：王学武时应盼顾幸生华东理工大学化工过程先进控制和优化技术教育部重点实验室上海200237

点焊机器人在焊接过程中通常要遍历很多焊点,如何规划焊接机器人的焊接路径已经成为焊接工艺的研究重点之一。当焊点数量达到一定程度时,使用传统的方法很难找到最优路径。焊接机器人的路径规划指标有很多,一般以路径距离最短或时间最... 详细信息

点焊机器人在焊接过程中通常要遍历很多焊点,如何规划焊接机器人的焊接路径已经成为焊接工艺的研究重点之一。当焊点数量达到一定程度时,使用传统的方法很难找到最优路径。焊接机器人的路径规划指标有很多,一般以路径距离最短或时间最少居多。以焊接路径距离最短为规划目标,利用改进的分区粒子群算法对焊接机器人的焊点路径进行规划,仿真结果验证了该方法的可行性。

关键词：点焊机器人焊接路径分区粒子群路径规划

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基于改进粒子群算法的白车身焊接路径优化

中国工程机械学报 2017年第2期15卷 99-106页

作者：乐英岳艳波华北电力大学能源动力与机械工程学院河北保定071000

为优化白车身焊接路径,提高焊接效率,提出一种改进粒子群算法,在传统粒子群算法思想的基础上,将算法寻优过程分为追随和盘旋两部分.基于较近原则生成初始粒子,以减少种群规模,加快收敛速度;在追随部分,通过个体极值追随全局极值和随机... 详细信息

为优化白车身焊接路径,提高焊接效率,提出一种改进粒子群算法,在传统粒子群算法思想的基础上,将算法寻优过程分为追随和盘旋两部分.基于较近原则生成初始粒子,以减少种群规模,加快收敛速度;在追随部分,通过个体极值追随全局极值和随机原始参考值以贪婪重组的方式重新生成粒子,在增强算法局部寻优能力的同时加快算法的收敛速度;在盘旋部分,采用多次局部调序的策略,通过随机调整粒子局部排列序,保证算法种群的多样性,防止陷入局部最优解;从种群进化代数和种群个体适应度函数值实现算法各参数的自适应调节,加快收敛速度;对粒子个体采取精英保留策略,保留最优粒子.算法通过Matlab平台实现,实验仿真结果表明,提出的改进粒子群算法对于中小规模的白车身焊点旅行推销员问题(Travelling Salesman Problem,TSP)有良好的寻优能力.

关键词：焊接路径改进粒子群贪婪重组多次局部调序自适应调节

钢结构焊接路径规划的UG二次开发系统技术研究

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钢结构焊接路径规划的UG二次开发系统技术研究

作者：程晓斌中北大学

学位级别：硕士

焊接作为一种基本的加工连接方法,应用相当广泛,与钢结构工程的发展有直接关系,随着工业和科学技术的发展,焊接技术越来越显示出它在钢结构工程中的优越性。但CAD尚未建立起一套完整的钢结构焊接系统。目前,焊接路径规划主要采用手工方... 详细信息

焊接作为一种基本的加工连接方法,应用相当广泛,与钢结构工程的发展有直接关系,随着工业和科学技术的发展,焊接技术越来越显示出它在钢结构工程中的优越性。但CAD尚未建立起一套完整的钢结构焊接系统。目前,焊接路径规划主要采用手工方式和以体作为输入自动规划路径的阶段,前者效率低下,后者失误很大,在实际设计中,往往差强人意。因此,研究和改进以关键点为输入的焊接路径自动规划技术具有重要的意义。基于对钢结构特点的分析和空间几何理论的研究,提出了一种以角点作为输入的全新算法以处理复杂钢框架结构的焊接路径规划问题,并基于UG对焊接路径规划系统进行了设计和研究。采用NX 12.0设计环境,运用VS2017开发平台,采取四层六模块化架构编制了系统菜单和输入对话框开发。结合钢结构焊接工艺和钢结构连接特点,设计了焊接路径自动规划算法,分三步自动规划钢结构的焊接路径,最后对获得的焊接路径做焊接属性支持。该系统操作简便,用户界面友好,通过楼梯和赛车底盘模型与焊接助理进行实例对比,该系统规划焊接路径更快更准确,满足设计需求,解决了钢结构焊缝规划准确率较低和不规范的问题,投入实际使用后达到了预期效果。

关键词：钢结构焊接路径自动规划 UG二次开发技术

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利用遗传算法求解最小变形的焊接路径

机械设计与研究 2004年第2期20卷 57-59页

作者：杨虎邵华上海交通大学机械与动力工程学院上海200030

多点焊接过程中 ,合理的焊接顺序能有效地降低焊接变形 ,从而提高焊接质量。基于有限元分析 ,建立了焊接温度场及焊接变形量模型 ,利用遗传算法求解使焊件变形最小的焊接路径。并举实例对焊接路径进行规划求解。

关键词：焊接路径遗传算法焊接变形模型有限元温度场优化

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工业机器人焊接路径规划研究与应用

工业机器人焊接路径规划研究与应用

作者：徐达湖北汽车工业学院

学位级别：硕士

随着企业自动化程度的不断提高,以工业机器人设备为主的自动化生产线逐渐占据生产制造领域的重要地位。在自动化生产线中,每个工位的生产节拍都有着严格的要求,若节拍超出了规定时间,则会影响整条生产线的生产效率,而焊接耗时在每个工... 详细信息

随着企业自动化程度的不断提高,以工业机器人设备为主的自动化生产线逐渐占据生产制造领域的重要地位。在自动化生产线中,每个工位的生产节拍都有着严格的要求,若节拍超出了规定时间,则会影响整条生产线的生产效率,而焊接耗时在每个工位的生产节拍中又占有较大比例,因此合理的焊接路径规划已成为自动化生产线中的重要研究对象之一。目前,路径规划主要依靠仿真人员的工作经验以及不断的路径调试,重复工作量大导致工作效率低,如何科学有效的规划机器人焊接路径成为急需解决的问题。本文以某项目地板焊接总成生产线为研究对象,阐述了整个项目中的设计方面工作任务,其中包括工艺规划、布局建立、工装夹具设计、机器人路径规划以及仿真等方面内容。对自动化生产线进行了概述,并以某车型地板焊接总成生产线为实例,确定其生产线运输系统,设计夹具及其他生产线辅助设备,通过焊装工艺规划简述节拍的定义以及重要性。通过D-H参数法建立机器人连杆坐标系模型,对机器人进行正逆运动学分析。基于以上的研究,设计其生产线节拍、布局等工艺规划内容,选取生产用时最长的工位进行优化,将路径规划问题视为数学中经典的旅行商问题,构建数学模型并采用基于精英策略改进的蚁群算法对路径问题进行求解,通过MATLAB软件运算得到优化后焊接路径。通过ROBCAD软件对路径进行仿真,在虚拟环境中建立完整的点焊模型并对三条路径的焊接时间进行对比,其一是项目设计完毕后仿真工作人员进行的路径规划,其二是现场示教人员调试路径,其三是通过优化算法求解的路径,验证了算法对于路径规划的可行性,解决仿真以及示教工作重复调试路径的问题从而提高仿真工作的效率,对自动生产线中工业机器人的仿真工作具有一定的指导意义。

关键词：工业机器人生产线设备焊接路径蚁群算法仿真

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仿真环境下多机器人焊接路径的优化

上海交通大学学报 2001年第7期35卷 1011-1014页

作者：王玮严隽琪范秀敏上海交通大学CIM所上海200030

应用同心圆柱面对机器人活动空间进行细分 ,结合自由曲线弧的优点 ,寻找出机器人可能的焊接路径 ,提出了一种规划多机器人焊接加工路径的方法 .按照相应原则选取自由空间弧段上的节点 ,并结合图论技术 ,实现选取的机器人焊接路径的优化 ... 详细信息

应用同心圆柱面对机器人活动空间进行细分 ,结合自由曲线弧的优点 ,寻找出机器人可能的焊接路径 ,提出了一种规划多机器人焊接加工路径的方法 .按照相应原则选取自由空间弧段上的节点 ,并结合图论技术 ,实现选取的机器人焊接路径的优化 .结合仿真环境进行优化算法 ,在解决多机器人碰撞问题的同时 ,大大缩短了规划时间。

关键词：焊接仿真避免碰撞路径规划机器人焊接路径自由曲线弧图论技术