视觉传感焊缝跟踪技术在GTAW焊接中的应用

"基于视觉传感的焊缝跟踪技术在焊接机器人中的应用，旨在解决焊接过程中由于各种不确定性导致的焊接质量下降问题。通过实时焊缝纠偏，能够显著提高焊接精度，特别适合处理焊接易变形、装配复杂的工件。本文以LF6铝合金2mm薄板对接焊接为例，使用脉冲钨极惰性气体保护焊（GTAW）方法，对平板直缝和平板法兰进行了焊缝跟踪实验。实验系统包括安川电机的HP6焊接机器人、两轴翻转变位机、单轴头尾式变位机、OTC的焊接电源、送丝机和图像采集设备。采用交流脉冲焊，设置特定的焊接参数，并利用CCD视觉系统进行图像采集与处理，通过‘小窗口’分析法提取焊缝特征信息，实现焊缝跟踪。" 基于视觉传感的焊缝跟踪技术是现代焊接自动化领域的一个重要研究方向。传统焊接机器人主要采用“示教再现”模式，即在预设路径上重复作业，但这种方式无法适应焊接过程中的动态变化。焊接过程中，焊枪与焊缝位置的偏差，加上工件的热变形、咬边、错边以及焊缝间隙变化等不确定因素，都会影响焊接质量。为了解决这些问题，引入实时焊缝纠偏技术成为关键。 该技术的核心在于视觉传感系统，它能实时捕捉焊缝图像并进行处理，通过算法分析焊枪与焊缝的实际相对位置，进而调整焊接机器人的运动轨迹，确保焊枪始终对准焊缝。在本文的实验中，使用了自行开发的CCD被动光视觉系统，通过“小窗口分析法”来减小处理图像的复杂性，同时确保获取焊缝的关键特征。 实验选择了具有挑战性的LF6铝合金2mm薄板对接焊接，这种材料的焊接性要求较高。采用脉冲钨极惰性气体保护焊（GTAW），这是一种精密的焊接方法，适合薄板焊接。通过设定适当的脉冲频率、基值电流和峰值电流，以及焊接速度，保证了焊接过程的稳定性和质量。 在控制系统方面，采用了研华公司的工控机，配合图像采集卡，实现对焊接过程的精确控制。通过两轴翻转变位机和单轴头尾式变位机，能够灵活调整工件位置，适应不同焊接场景。整个系统构成了一套具备实时焊缝跟踪能力的弧焊机器人系统，提高了焊接效率和精度，尤其对于航天器燃料贮箱这类对焊接质量要求极高的工件，具有显著优势。 总结来说，基于视觉传感的焊缝跟踪技术通过实时监控和调整，有效地克服了焊接过程中的不确定性和工件变形，提升了焊接质量和效率。这项技术的应用对于推动焊接自动化、智能化的发展具有重要意义，也为未来更复杂的焊接任务提供了可靠的技术支持。