基于视觉传感的机器人管道焊接关键技术研究

《基于视觉传感的机器人管道焊接关键技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：TG409论文编号：102870516-S085学科分类号：080202硕士学位论文基于视觉传感的机器人管道焊接关键技术研究研究生姓名杨丽娟学科、专业机械电子工程研究方向柔性制造技术指导教师楼佩煌教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringResearchonKeyTechnolog

2、iesofPipelineWeldingbyRobotBasedonVisualSensorAThesisinMechatronicsEngineeringbyYangLiJuanAdvisedbyProf.LouPeiHuangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016承诺书本人声明所呈交的硕ｄｒ学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特

3、别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）＇作者签名：括ｆａ絲日期：划南京航空航天大学硕士学位论文摘要目前，海工管道被大量应用于海洋油气资源勘探、加工、储运等方面，需求量大，但由于我国海工管道自动化预制

4、水平尚不发达，对于该类型管道的预制普遍处于半自动化水平，整个管道焊接过程周期长、效率不高。因此，如何实现整个海工管道预制过程的全自动化是目前面临的关键问题。本文在分析了目前国内外管道焊接的发展现状和机器视觉在焊接领域的研究现状的基础上，深入研究了基于视觉传感的自动化管道焊接系统需要解决的关键技术。首先搭建了基于视觉传感的海工管道焊接原型系统，详细阐述了视觉传感系统的设计以及它的标定原理及过程，并完成标定实验。在此基础上，对海工管道焊接起始点的定位进行了研究，提出了一种焊接起始点自动定位的方法。首先利用脉冲耦

5、合神经网络算法，在机器人和变位机的协同运动过程中，实时检测焊缝图片中的焊接起始点，提取起始点的像素坐标。然后利用机器人的运动实现双目视觉，计算出焊接起始点的实际物理坐标，完成起始点的自动定位，并在实验实条件下验证了该方法具有有效性。其次，深入研究了管道焊缝的三维重建技术，首先基于Zernike矩提取了管道法兰焊缝的亚像素坐标，之后提出了利用外极线约束对同一焊缝在两幅图片中的像素点进行唯一匹配，从而实现焊缝的三维重建的方法，并利用实验验证了上述两个过程的可靠性和实际可行性。此外，还重点介绍了基于视觉传感的模块

6、化焊接系统软件的设计，其中详细介绍了生产数据管理模块的设计。最后在RobotStudio上，对整套系统进行了仿真，并利用上述方法，并完成了实际的焊接。最后，总结了本文所做的工作，指出了管道焊接系统需要进一步完成的工作以及未来的研究方向。关键词：管道，焊接，自动化，机器视觉，机器人I基于视觉传感的机器人管道焊接关键技术研究ABSTRACTAtpresent,offshorepipelineiswidelyusedinoilandgasstorageandtransportation,anditisingrea

7、tdemand.However,duetothelevelofpipelineweldingisstillnotdevelopedinChina,semi-automaticweldingisstillthemostcommonmethodinoffshorepipelinewelding,whichleadstolongweldingcycle,lowefficiencyandpoorsafety.Therefore,thekeyprobleminpipelineweldingishowtorealize

8、thefullautomationinthewholeprocess.Onthebasicofanalyzingthepresentsituationofpipelinewelding,andsummarizingtheresearchstatusofmachinevisioninweldingfield,thispaperresearchesthekeytechnologiesofthepipelineweld