三維視覺(jué)系統應用于頂蓋激光焊接生產(chǎn)線(xiàn)

目前國外汽車(chē)公司的白車(chē)身焊裝線(xiàn)一般都采用自動(dòng)化和柔性化程度較高的機器人焊裝線(xiàn)，主要有電阻點(diǎn)焊接和激光焊接兩種焊接方式。激光焊接在焊裝生產(chǎn)線(xiàn)上應用的一個(gè)非常大的局限性是對車(chē)身零件的定位精度有較高的要求，如果偏差過(guò)大直接影響到焊接質(zhì)量，甚至根本無(wú)法焊接。而這個(gè)難題在國內汽車(chē)廠(chǎng)大多難以解決，因為車(chē)身是由上百個(gè)零件組裝而成，最終車(chē)身的誤差也被多次放大，難以滿(mǎn)足激光焊的精度要求。

為解決白車(chē)身車(chē)頂機器人在實(shí)施激光焊接時(shí)焊縫精度等問(wèn)題，華工法利萊將三維視覺(jué)系統成功引入到車(chē)頂激光焊接生產(chǎn)線(xiàn)上，取得了良好效果。三維視覺(jué)系統在白車(chē)身車(chē)頂激光焊的應用在國內同行業(yè)尚屬首次，為以后此項技術(shù)的推廣積累了寶貴的經(jīng)驗。

三維激光視覺(jué)系統是以計算機、信息處理、三維圖像處理、激光為基礎的高新技術(shù)。該系統是降低工具成本和提高生產(chǎn)效率的一種良好方法，采用視覺(jué)技術(shù)以后，可在焊接之前對焊縫進(jìn)行預處理，通過(guò)機器人軌跡調整來(lái)彌補車(chē)身精度不足，大幅度提升生產(chǎn)效率。

在此，本文將以白車(chē)身頂蓋激光焊生產(chǎn)線(xiàn)上的應用，重點(diǎn)介紹三維激光視覺(jué)系統及其調試步驟。

一、系統組成

三維視覺(jué)系統主要由以下幾大部分組成，它通過(guò)ETHERNET IP協(xié)議與機器人控制器進(jìn)行通訊，連接方式如下圖所示。

部件描述：

①機器人控制柜，實(shí)現機器人控制及與傳感器通訊和控制；

②三維視覺(jué)系統控制器，三維視覺(jué)系統的控制及與外部設備的通訊；

③機器人本體，實(shí)現機器人本體運行及傳感器的安裝固定；

④三維視覺(jué)傳感器，焊縫拍照及圖像處理；

⑤PC，對傳感器的參數設置及狀態(tài)監控；

⑥電源供電電纜，傳感器供電；

⑦以太網(wǎng)電纜，與三維視覺(jué)系統進(jìn)行通訊；

⑧機器人標準連接電纜，機器人控制器與本體連接。

二、工作原理

三維視覺(jué)系統的工作原理是在焊接之前機器人通過(guò)控制安裝在第六軸上的激光三維視覺(jué)系統對焊縫進(jìn)行激光拍照，三維視覺(jué)系統通過(guò)圖像處理技術(shù)進(jìn)行處理，識別出焊縫位置的幾何坐標，并通過(guò)總線(xiàn)將該坐標值傳輸給機器人控制器，機器人控制器將該坐標與標準坐標進(jìn)行對比計算出位置偏差，然后根據該誤差對焊接軌跡自動(dòng)校正。

三、實(shí)現方法

第一步，識別焊縫。傳感器與機器人連接并正常通訊后，首先要實(shí)現傳感器對焊縫的識別，即根據焊縫形式，對傳感器參數進(jìn)行設置，然后開(kāi)激光進(jìn)行測試，傳感器會(huì )進(jìn)行激光拍攝，并經(jīng)過(guò)圖像處理，然后與預設焊縫形式進(jìn)行對比，通過(guò)參數和機器人位置調整直到傳感器能夠得到穩定焊縫。

第二步，傳感器標定。傳感器正確識別焊縫還不能正常工作，因為傳感器是安裝在機器人上的，它與機器人還沒(méi)有什么關(guān)系，而傳感器標定就是確定傳感器與機器人的相對關(guān)系，使傳感器識別出的焊縫位置能夠被機器人利用。

第三步，焊縫掃描與矯正。焊接時(shí)要實(shí)現焊縫的矯正，首先要確定一個(gè)標準的車(chē)身，即將機器人移動(dòng)到焊縫上的合適的掃描位置，控制傳感器進(jìn)行焊縫掃描，將焊縫位置作為標準的位置保存。在焊接之前將機器人移動(dòng)到原來(lái)相同的掃描位置進(jìn)行掃描，將識別的焊縫位置與之前的標準焊縫位置進(jìn)行比較得出偏差，然后對軌跡進(jìn)行矯正，它可實(shí)現對軌跡上各個(gè)點(diǎn)在X，Y，Z方向上進(jìn)行矯正。

結束語(yǔ)

江淮M111項目的此次應用已成功實(shí)現整車(chē)量產(chǎn)，根據現場(chǎng)一年多的應用情況來(lái)看，三維視覺(jué)系統的應用大大降低了激光焊對車(chē)身精度方面的要求，實(shí)現批量自動(dòng)化生產(chǎn)，運行穩定、可靠，這為激光焊在汽車(chē)行業(yè)的推廣應用提供了一套很好的解決方案。

三維激光視覺(jué)系統的應用有利于降低項目及營(yíng)運成本，提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)柔性，培養和鍛煉相關(guān)工程人員，同時(shí)又有力地促進(jìn)了白車(chē)身生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，對于提高中國汽車(chē)的競爭力，對建立創(chuàng )新型國家和提升我國綜合國力都具有積極的作用。