焊接自动化中的智能视觉研究文献综述
2020-04-17 19:44:59
1 概述 焊接技术在工程制造中占有重要的地位,在以往的工程制造过程中,传统手工焊接为非常重要的一环。
随着科技的发展,传统手工焊接技术越来越无法满足现代的焊接需求,机械的复杂化,多样化促使着焊接朝着更智能的方向发展。
在这种情况下,焊接自动化技术的发展格外引人注目,同时,机器人和传感器技术所具有的智能化、柔软化和信息化等特点也使焊接自动化技术成为二十一世纪工业制造领域里最具发展潜力的先进加工技术之一[1-3]。
2 自动化焊接技术的优势 由于国内技术水平有限,传统的手工焊接一直占据着主导地位,这种焊接方式生产效率低,精确度不高,而且需要大量的劳动力,近年来随着我国劳动力成本的提升,以廉价劳动力为支撑的手工焊接技术越来越难以支撑下去,相比之下,自动化焊接技术有诸多优点[4-7]: 第一,成本较低,自动化焊接技术不需要大量的劳动力,只需要前期投入经费在技术跟设备上,后期不需要雇佣劳动力来维持,可以节省运营成本,长期来看,可以节省公司的项目资金。
第二,随着传感器技术及自动化技术的迅速发展,焊接自动化技术也随之突飞猛进,与传统的焊接技术相比,焊接自动化技术有着更高的精确度,能够满足企业的要求。
第三,手工焊接对焊接环境有着相当高的要求,焊接环境对人体的伤害较大,因此也会影响焊接效率,相比之下,自动化焊接对工作环境的要求不高,可以保证工作能够稳定进行,效率高。
3 国内外焊接机器人技术研究现状 从目前国内外对焊接机器人技术研究来看,焊接机器人技术研究主要集中在焊缝跟踪技术、多台焊接机器人及外围设备的协调控制技术、机器人专用弧焊电源技术、焊接机器人系统仿真技术与机器人用焊接工艺方法5个方面[8-11]。
3.1 焊缝跟踪技术 在弧焊机器人施焊过程中,如果焊接条件基本稳定,或者弧焊机器人的工作条件比较适宜,那么机器人一般能够保证焊接质量。
但由于焊接环境的影响,实际的焊接条件会有所不同,会出现各种的误差和热变形,此外,高温,粉尘等状况也会影响实际的操作,使得焊炬偏离焊缝,这种情况下就要求焊接机器人能够对各种状况进行应变,能够检测出实际偏差,自动调整焊接位置,保证焊接的质量,因此就出现了焊缝跟踪技术的研究,以传感器技术与控制理论方法为主,利用模糊控制的方法进行操作,模糊控制是智能控制的较早形式,具有自适应性和鲁棒性等特点,但模糊控制综合定量知识的能力较差。
另外,量化因子和比例因子的选择也影响着整个系统的品质,并且当对象动态特性发生变化时,或者受到随机干扰都会影响模糊控制的效果,人们对常规模糊控制进行了改进,设计了一些高性能模糊控制器,现在焊接机器人控制系统中多采用前馈式多层神经网络,多层神经网络学习算法多采用Rumelhart于1986年提出的反向传播算法,一般称之为BP算法[12]。