陈新禹,张庆新,朱琳琳,胡 为

(沈阳航空航天大学自动化学院,辽宁 沈阳 110136)

1 引 言

焊接机器人可以提高生产效率、优化焊接质量、改善劳动条件,因此,被广泛应用在航空航天、船舶制造、汽车生产和各类加工制造业中。但当焊接对象或者焊接条件改变时,焊接机器人如果不能及时做出相应的调整,会使得焊枪偏离焊缝中心,从而造成焊接质量下降[1],因此,需要借助合适的传感器解决在线跟踪问题。激光视觉传感器凭借其非接触、速度快、精度高和抗干扰能力强等优点,而被广泛应用于机器人自动化焊接领域。

Chang等[2]搭建了一套移动焊接机器人系统,成功应用于造船厂的双壳结构和钢框架结构的自动焊接,并提出了一种微分特征点提取算法以及焊枪摆焊的路径规划算法。Ding等[3]搭建了一套基于激光视觉的焊缝跟踪系统,并提出一种基于模板匹配的坡口定位方法,在此基础上进一步提出利用FIFO堆栈来解决焊枪与传感器之间的前置距离问题,但并未针对焊接过程中焊接姿态需要变换的情况提出解决方法。Graaf等[4-5]提出基于轨迹的跟踪控制方法,实现焊缝在线实时跟踪。中国科学院方灶军[6]和景奉水等[7]基于激光视觉传感器并结合模糊控制器分别实现角接焊缝和狭窄焊缝的自动焊接,解决了在跟踪过程中机器人稳健控制问题。东南大学李新德[8]和河北工业大学陈海永[9]研究了焊缝特征描述算法,再通过模板匹配思想进行焊缝类型识别与定位,该类方法较好地解决了焊缝识别和识别准确度的问题。……