随着焊接生产自动化和智能化的迅速发展,视觉传感系统成了机器人焊接中必不可少的重要部分。具有视觉功能的焊接机器人具有灵活性大,适应能力强、智能化程度高等特点。借助于视觉传感系统焊接机器人能对焊接环境进行实时感知、能进行焊缝跟踪,可离线确定被焊工件的位置、自动识别被焊接头的型式、实时进行路径规划以及实时调节焊接参数等,从而实时控制焊缝质量,提高焊接生产率。此外, 有视觉功能的焊接机器人可替代人类在严酷环境(如水下、太空、核辐射环境)下实现自动焊接施工,减轻人类直接作业的难度和危险度,确保特殊场合下焊缝质量的稳定性和可靠性。
发那科机器人焊接中的视觉系统是采用视觉传感通过计算机来实现人的视觉功能,而视觉传感是其中的关键。视觉系统通过视觉传感获取原始图像,再由计算机对其进行处理、提炼等,*后得到一些有用数据。机器人焊接系统根据这些有用数据对目标对象进行控制、监测或其他操作,以实现焊接生产智能化、提高焊缝质量和焊接生产率。由此来看,视觉传感*初获取的原始图像信息优劣直接关系到机器人。
焊接系统对目标对象的监控和操作精度。因此, 设计合理恰当的视觉传感系统对焊接机器人提高自动化和智能化控制精度非常重要。
视觉系统中除了视觉传感这一核心部分外,图像处理模块是另一.关键部分。图像处理是利用计算机对图像信息进行检测、增强、恢复、分析、分类、识别、压缩及传输等变换[41,从而得到所需的图像特征或图像描述。其中图像识别是一个重要步骤,它借助一定的数学算法对数字图像矩阵进行运算。由于矩阵运算量通常很大,因此高效快速的图像处理算法有助于提高视觉系统的实时性。
在机器人焊接智能化程度较高时,需要摄取目标的空间三维图像信息,通常由三维视觉系统来实现。三维视觉系统一般是由多个低维视觉系统组合而成的,因此,组合方式不同,三维视觉系统的传感原理也不同。机器人焊接用的三维视觉系统主要有基于三角测量原理的结构光或激光扫描视觉系统、双目视觉系统、主动多基线立体视觉系统等。
随着现代焊接技术的智能化和自动化水平的日益提高,机器人焊接对三维视觉系统的运用日渐广泛。从大量国内外机器人焊接在视觉系统上的应用现状来看,焊接中三维视觉信息或三维尺寸的获取主要借助于基于三角测量原理的结构光和激光扫描三维视觉系统及双目视觉系统来实现。
机器人焊接是现代焊接的发展方向,而视觉传感系统是智能化机器人焊接系统不可或缺的关键组成部分。视觉系统在机器人焊接领域中的应用以二维、三维居多,一维视觉的应用较少。在应用领域方面主要有焊接接头特征识别、焊接熔池特征参数提取、焊接参数优化、焊枪位姿调节、焊接路径规划、焊缝跟踪、焊缝熔透控制等。
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