焊接機器人的焊接傳感技術(shù)

人工智能標志之一是能夠感知外部世界并依據(jù)感知信息而采取適應(yīng)性行為。要使焊接機器人焊接系統(tǒng)具有一定的智能,研究焊接機器人對焊接環(huán)境、焊縫位置及走向以及焊接動態(tài)過程的智能傳感技術(shù)是十分必要的。機器人具備對焊接環(huán)境的感知功能可利用計算技術(shù)視覺技術(shù)實現(xiàn),將對焊接工件整體或局部環(huán)境的視覺模型作為規(guī)劃焊接任務(wù)、無碰路徑及焊接參數(shù)的依據(jù),這里需要建立三維視覺硬件系統(tǒng),以及實現(xiàn)圖像理解、物體分割、識別算法軟件等技術(shù)。

視覺焊縫跟蹤傳感器是焊接機器人傳感系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)之一。為了獲取焊縫接頭的三維輪廓并克服焊接過程中弧光的干擾,機器人焊縫跟蹤識別技術(shù)一般是采用激光、結(jié)構(gòu)光等主動視覺的方法,從而正確導(dǎo)引機器人焊槍終端沿實際焊縫完成期望的軌跡運動。由于采用的主動光源的能量大都比電弧光的能量小,一般將這種傳感器放在焊槍的前端以避開弧光直射的干擾。主動光源一般為單光面或多光面的激光域掃描的激光束,處理穩(wěn)定、簡單、實用性好。

結(jié)構(gòu)光視覺是主動視覺焊縫跟蹤的另一種形式,相應(yīng)的傳感器主要有兩部分組成:一個是投影器,用它的輻射能量形成一個投影光面;一個是光電位置探測器件,常采用面陣CCD攝像機。它們以一定的位置關(guān)系裝配后,并配以一定的算法,便構(gòu)成了結(jié)構(gòu)光視覺傳感器,它能感知投影面上所有可視點的三維信息。一條空間焊縫的軌跡可看成是由一系列離散點構(gòu)成的,其密集程度根據(jù)控制的需要而定,焊縫坐標系的原點便建立在這些點上,傳感器每次測得一個焊縫點位姿并可獲得未知焊縫點的位姿啟發(fā)信息。導(dǎo)引機器人焊槍完成整個光滑連續(xù)焊縫的跟蹤。

焊接動態(tài)過程的實時檢測技術(shù)主要指在焊接過程中對熔池尺寸、熔透、成形以及屯弧行為等參數(shù)的在線檢測,從而實現(xiàn)焊接質(zhì)量的實時控制。由于焊接過程的:弧光干擾復(fù)雜的物理化學反應(yīng)、強非線性以及大量的不確定性因素的作用,使得對焊接過程可靠而實用的檢測成為矚目的難題。長期以來;已有眾多學者探索過用多種途徑及技術(shù)手段檢測嘗試,在一定條件下取得了成功,各種不同的檢測手段、信息處理方法以及不同的傳感原理、技術(shù)實現(xiàn)手段,實質(zhì)上是要求綜合技術(shù)的提高。從熔池動態(tài)變化和熔透特征檢測來看,目前認為計算機視覺技術(shù)、溫度場測量、熔池激勵振蕩、電弧傳感等方法用于實時控制的效果較好。