激光焊接機(jī)器人焊縫跟蹤方法

1、激光焊接機(jī)器人焊縫跟蹤控制方法激光焊接機(jī)器人焊縫跟蹤控制方法陳智龍120160033摘要摘要：當(dāng)前激光焊接機(jī)器人在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的越來越廣泛，在汽車制造業(yè)以及其他機(jī)器制造業(yè)激光焊接機(jī)器人在生產(chǎn)中的作用也越來越大。如何提高焊接機(jī)器人的焊縫精度問題以及控制焊縫軌跡已成為激光焊接機(jī)器人發(fā)展的首要難題。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：激光焊接機(jī)器人；焊縫軌跡；控制0引言引言激光作為焊接和切割的新手段應(yīng)用于工業(yè)制造，具有很大發(fā)展?jié)摿ΑＴ趪?guó)際汽車工業(yè)領(lǐng)域，激光

2、加工技術(shù)已廣泛得到了應(yīng)用，激光切割與焊接逐漸成為標(biāo)準(zhǔn)的汽車車身生產(chǎn)工藝國(guó)內(nèi)也已積極推廣應(yīng)用，但目前主要還是以引進(jìn)成套激光加工設(shè)備為主，用于激光釬焊、激光滲透焊、激光對(duì)接焊、白車身激光三維切割和激光金屬零件表面熱處理[1].由于成本考慮，有些汽車廠家則直接進(jìn)口國(guó)外激光加工的零部件為提升我國(guó)汽車制造的技術(shù)能力，我們應(yīng)依靠國(guó)內(nèi)技術(shù)能力，自主創(chuàng)新，在更廣范圍和更深層次上，加快激光加工在制造業(yè)的應(yīng)用發(fā)展車身在整車制造中占有重要地位，不僅車身成本占

3、整車的40％～50﹪，而且對(duì)汽車安全、節(jié)能、環(huán)保和快速換型有重要影響。人口老齡化不斷逼近，各制造業(yè)工廠著手進(jìn)行技術(shù)改造工程設(shè)計(jì)，采用了許多工業(yè)機(jī)器人，以提高生產(chǎn)線的柔性程度為基礎(chǔ)，為制造廠家提供了生產(chǎn)產(chǎn)品多樣化，更新轉(zhuǎn)型的可能性以上汽大眾汽車車身生產(chǎn)車間為例，機(jī)器人能獨(dú)立完成工件的移動(dòng)搬運(yùn)、輸送、組裝夾緊定位，可完成工件的點(diǎn)焊、弧焊、激光焊、打磨、滾邊、涂膠等工作有的工位上把上件、夾具、工具以機(jī)器人為中心布置，以便機(jī)器人能完成多個(gè)工序，

4、實(shí)現(xiàn)多品種、不同批量的生產(chǎn)自動(dòng)化采用機(jī)器人使焊接生產(chǎn)線更具柔性化、自動(dòng)化，使多種車身成品可在一條車身裝焊生產(chǎn)線上制造，實(shí)現(xiàn)多車型混線生產(chǎn)因此，焊接生產(chǎn)線必須很容易地因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、外形的改變而改變，具有較高的柔性程度[2]。由于柔性車身焊接生產(chǎn)線可以適應(yīng)汽車多品種生產(chǎn)及換型的需要，是汽車車身制造自動(dòng)化的必然趨勢(shì)，特別是進(jìn)入上世紀(jì)90年代以后，各大汽車廠家都圖二Lserline激光發(fā)生器IBS模板2焊縫跟蹤的原理及方法焊縫跟蹤的原理及方法機(jī)器

5、人視覺伺服控制[3]是當(dāng)今智能機(jī)器人研究和發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的機(jī)器人控制方法相比，機(jī)器人視覺伺服控制具有精度高實(shí)時(shí)性好、靈活性高等眾多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)中得到更多的關(guān)注與應(yīng)用，驅(qū)使機(jī)器人技術(shù)向智能化方向發(fā)展。機(jī)器人視覺伺服控制因其自身的優(yōu)越性而在眾多領(lǐng)域中得以應(yīng)用，其中在機(jī)器人焊縫跟蹤領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛。目前，基于視覺傳感器的機(jī)器人焊縫跟蹤控制方法主要包括兩種：視覺示教跟蹤與自動(dòng)跟蹤。視覺示教跟蹤指的是預(yù)先通過視覺傳感器檢測(cè)焊縫位置信息，

6、然后指導(dǎo)離線編程系統(tǒng)完成軌跡規(guī)劃。但是該方法不能消除在焊接過程中因熱變形而產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)誤差，因此容易導(dǎo)致跟蹤性能不佳。對(duì)于傳統(tǒng)的自動(dòng)跟蹤方法，機(jī)器人能夠通過視覺傳感器感知外部環(huán)境的變化，實(shí)時(shí)地調(diào)整自身姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)方向以較好地完成跟蹤任務(wù)。國(guó)內(nèi)外的學(xué)者已經(jīng)在這方面進(jìn)行了較多的研究。例如，Liu提出了一種基于激光視覺的機(jī)器人實(shí)時(shí)焊縫跟蹤方法[4]，Ma提出了一種針對(duì)薄板對(duì)焊的焊縫跟蹤方法。這些方法都表現(xiàn)出了較好的跟蹤精度和穩(wěn)定性，可是這些方法都

7、只是適用于低速和焊縫近似為直線型的情況，在高速和焊縫為鋸齒形等非純直線型的情況下并沒有進(jìn)行討論[5]。關(guān)于控制方法魯棒性的研究，Kim曾指出一種具有魯棒性的基于視覺的焊縫跟蹤方法[6]，Huag也試圖利用新的算法來消除焊接過程中產(chǎn)生的飛濺和強(qiáng)光對(duì)圖像處理的影響[7]。國(guó)內(nèi)陳忠也提出了一種基于線激光視覺的機(jī)器人焊縫跟蹤魯棒控制方法[8]。機(jī)器人視覺焊縫跟蹤系統(tǒng)由兩部分組成，分別是工業(yè)機(jī)器人和基于線激光的視覺系統(tǒng)。其中工業(yè)相機(jī)和激光器均固定