為自適應機器人焊接開(kāi)發(fā)機器視覺(jué)系統

The Solution:
開(kāi)發(fā)三維機器視覺(jué)系統WiseWELDING，它通過(guò)機器人焊接路徑來(lái)適應相鄰零件間幾何變化。在工作窗口，它可以修復大的幾何位移(50×40 mm)，同時(shí)可以感應無(wú)縫“對接”接頭(差距大于或等于0.05 mm)。

TIG/GTAW在焊接節點(diǎn)開(kāi)始的結果

關(guān)于機器人焊接

機器人焊接在生產(chǎn)過(guò)程中具有很多優(yōu)勢，如：運動(dòng)平穩，快速，精確，可重復性好，靈活以及能夠抗擊危險環(huán)境。然而，對任何成功的高級應用而言，最重要的先決條件是掌握焊接技術(shù)。這種解決方案的主要動(dòng)機在于：在焊接過(guò)程中，零件的幾何尺寸通常在一定程度上有所不同。因此，實(shí)際的機器人焊接路徑不得不為每一個(gè)特定零件進(jìn)行修正?？梢圆捎脵C器人工具提示和操作人員主觀(guān)判斷的方式對每個(gè)路徑點(diǎn)進(jìn)行修正，這種方法耗時(shí)，重復，而且容易出現人為錯誤。[next]

自動(dòng)焊接路徑修正可以通過(guò)附加的視覺(jué)模塊來(lái)完成， 該模塊能實(shí)現實(shí)際路徑點(diǎn)的非接觸式傳感。這樣，修正就會(huì )變得更精確，重復性更好，通常比人工方法快10倍。

選擇開(kāi)發(fā)平臺時(shí)的注意事項

我們使用NI開(kāi)發(fā)平臺是因為它提供了高層次的快速應用開(kāi)發(fā)程序設計，而且它還是一個(gè)非常靈活的硬件平臺，易于實(shí)現硬件和軟件的緊密集成。

此外，NI PCI-7811R R系列多功能數據采集卡和 NI C 系列 I/O 模塊NI 9151 R系列擴展機箱能為機器人提供最靈活及通用化的I/O接口。我們在NI LabVIEW圖形化編程環(huán)境下開(kāi)發(fā)了這項應用：用于圖像處理的NI視覺(jué)開(kāi)發(fā)模塊，用于定制I/O的LabVIEW FPGA模塊。通過(guò)使用第三方千兆位以太網(wǎng)驅動(dòng)支持，我們可以方便地集成用于圖像采集的高端視覺(jué)傳感器。

WiseWELDING

使用WiseWELDING自適應焊接的第一步是用視覺(jué)系統對無(wú)縫化機器人平臺進(jìn)行升級。接著(zhù)，使用機器視覺(jué)檢測的方法確定制造好的零件的主要幾何尺寸。由于它的非接觸性，這一過(guò)程只需一次，而且通常很快。這之后就可以進(jìn)行焊接了，系統會(huì )自動(dòng)地適應相鄰零件間幾何變化。

所有的接縫布局都包括在內：銜接，V型銜接，重疊，角接，定制接縫以及它們的各種啟動(dòng)/停止裝置。NI高層次快速開(kāi)發(fā)工具在該領(lǐng)域的價(jià)值是無(wú)可估量的。無(wú)論是為了實(shí)現實(shí)時(shí)性能的機器人通信，自觸發(fā)和I/O接口，還是設計、制造定制視覺(jué)的原型和數據采集算法，我們都可以在短短幾個(gè)小時(shí)內展開(kāi)，測試，優(yōu)化，最終確定并實(shí)現要求的功能。LabVIEW儀器I/O助手，現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)執行模擬目標，NI視覺(jué)助手和信號處理庫快速地獲得可用代碼，這大大節省了我們本應該用來(lái)實(shí)現期望功能而進(jìn)行編碼的寶貴時(shí)間。這項工作和使用諸如“高級邊緣探測器”之類(lèi)NI高級視覺(jué)功能得到了定制開(kāi)發(fā)圖像和信號處理功能的進(jìn)一步支持，這樣就可以將由成像模塊，段和寄存功能得到的多模數據相關(guān)聯(lián)，而且可以在不同的環(huán)境下實(shí)現強大的實(shí)時(shí)性能，無(wú)論是黑色金屬還是不銹鋼，配對零件或是拉毛的，抑或是因刮痕，謬誤和周?chē)鷹l件而導致的混合表面反射率。

結論

目前的系統在一臺多核的帶有 Windows操作系統的PC機處理單元中運行，但是，由于時(shí)間、可靠性以及形式等制約因素，我們正在考慮為下一個(gè)任務(wù)使用NI實(shí)時(shí)操作系統平臺，例如NI EVS-1464RT。有了選擇好的NI硬件和軟件開(kāi)發(fā)平臺，我們可以方便地對當前產(chǎn)品設想進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)、優(yōu)化和用戶(hù)化。