第9期 2017年9月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)09014204
D0I:10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2017.09.037
基于线结构光的曲线焊缝焊接技术*
范明洋，嵇保健，洪磊
No.9 Sep.2017
（1.南京工业大学电气工程与控制科学学院，南京211816；2.南京工程学院汽车与轨道交通学院，南京211167）
摘要：在实际焊接过程中，曲线焊接是工业生产中的一项重要内容，其焊接方法目前以示教焊接以及建立数学模型为主，这些方法的过程过于机械和繁杂。文中提出一种新的基于线结构光的曲线焊缝焊接技术。在实验中，首先对采集的图像进行降噪等图像处理，通过焊缝的特征点提取算法，得到焊缝的特征点坐标，最后，利用B样条曲线插值算法，将各特征点坐标进行曲线拟合。在此基础上使用一种新的算法能够实时的根据工件侧面的角度自动调节焊枪的角度，极大地提高了焊接工艺。经实
验表明其实际误差约为0.1mm，具有良好的检测精度，能够满足实际焊接的精度和需求。关键词：曲线焊缝；线结构光；图像处理；斜交管
中图分类号：TH122;TG40
文献标识码：A
Curve Welding Technology Based On Line Structured Light
FAN Ming-yang', JI Bao-jian', HONG Lei?
(1. College of Electrical Engineering and Control Science, Nanjing TECH University, Nanjing 211816, Chi-na;2. School of Automotive and Rail Transit, Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, China)
Abstract: In the actual welding process, curve welding is an important part of industrial production. At present, the welding method is mainly through the manual teaching of welding and the establishment of mathematical model method, but the process of these methods is too mechanical and complex. In this paper, a new method of curve welding based on line structured light is proposed. In this experiment, the first work is to image noise reduction, Based on the feature point extraction algorithm, the coordinates of the character-istic points of the corresponding position of the weld are obtained. Finally, the B spline curve interpolation algorithm is used to fit the coordinates of each feature point. Based on this, A new algorithm is proposed that can automatically adjust the position and posture of welding torch, it' s improve the welding process. Exper-iments show that the actual detection error is about o. 1mm, It has good detection accuracy and can meet the requirement and demand of the actual welding
Key words: curve weld; structured-light vision; image processing; skewed tube
引言 0
随着工业自动化的不断发展，自动化焊接已经成为汽车、船舶等生产企业的发展主流。然而，在实际焊接中，经常会遇到斜交圆管插接时的相贯线焊接情况对于管管相贯焊接而言，其模型即为典型的空间曲线。与此同时，为了满足焊接工艺需要时刻改变焊枪的位置和姿态[2]。
目前，国内基于线结构光的焊接机器人的应用对象是以V型口的直线焊接为主，而就曲线焊缝检测领域而言，焊缝的特征点提取往往采用离散示教的方法获得，该种方法在实际焊接中较为繁，不能满足自动化焊接生产的发展需求。赵洁等[3]建立了较为简便的球管相费数学模型，但是并没有对焊枪
收稿日期：2016-12-08；修回日期：2017-01-11
的位姿进行深入分析，这样使得焊枪不能实时的根据焊缝曲线模型改变自已的姿态。此后，注苏、等人提出了一种基于弗莱纳-雪列的轨迹规划[45]方法，该方法虽然有效的解决了复杂空间曲线位置和姿态的控制，但求解过程复杂且计算量大，实际应用效率较低。
通过简单的位姿插补轨迹规划算法已经不能满足当前的焊接要求。为此，本文提出一种基于线结构光的面向于斜交管的曲线焊缝焊接技术，该方法把机器视觉和机器人运动学很好的结合了起来，解决了曲线焊缝特征点获取过程机械且曲线轨迹模型建立困难的问题。该种方法不论是对理论研究还是生产实践都有着一定的指导意义。
*基金项目：江苏省产学研联合创新资金-前瞻性联合研究项目（BY2014005-09）；南京工程学院产学研项目（281210926216083）
作者简分劳数据991—），男，安徽滁州人，南京工业大学硕士研究生，研究方向为机器视觉与机器人轨速规划技术，（E-mail)1435643790@
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