基于激光視覺的攪拌摩擦焊焊縫跟蹤系統(tǒng)研究.pdf

1、攪拌摩擦焊作為一種新型的固相焊接技術(shù)，目前已廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的高強(qiáng)度鋁合金焊接中。然而，由于攪拌摩擦焊焊接過程中頂鍛力及軸肩旋轉(zhuǎn)摩擦力的存在，在焊接時需要對待焊件進(jìn)行裝夾，而夾具對工件產(chǎn)生的裝夾力通常都比較大，很容易導(dǎo)致待焊工件變形，使實際焊縫偏離理論位置，所以在攪拌摩擦焊中進(jìn)行焊縫跟蹤非常必要。同時，隨著智能制造理念的提出，基于焊縫跟蹤技術(shù)的攪拌摩擦焊自動化與智能化也將成為未來的發(fā)展趨勢?；诖耍疚拈_發(fā)了一套適用于攪拌摩擦焊的

2、焊縫跟蹤系統(tǒng)。
　　首先針對攪拌摩擦焊焊縫檢測對于傳感模塊測量精度的要求，本文選用CMOS面陣傳感器和650nm半導(dǎo)體激光器組成結(jié)構(gòu)光視覺傳感模塊，測量模型為傳感器軸線垂直于待焊件而激光結(jié)構(gòu)光發(fā)生器斜置，經(jīng)過與其他測量模型對比分析得出，該測量模型中傳感器的高度方向分辨率最高且整體結(jié)構(gòu)較緊湊，測量結(jié)果表明，當(dāng)傳感模塊處于工作位置時高度方向分辨率可達(dá)0.0781 mm/pixel。
　　分析了標(biāo)定尺標(biāo)定法的基本原理，并利用該標(biāo)定

3、方法對視覺傳感模塊進(jìn)行了實際標(biāo)定，得到了視覺傳感模塊的初始標(biāo)定參數(shù)，最后利用非線性最小化模型對初始標(biāo)定參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，提高了標(biāo)定參數(shù)的精度。
　　設(shè)計了基于OPC技術(shù)的通訊模塊，實現(xiàn)了上位機(jī)應(yīng)用軟件和機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，該種通訊模式無需通訊板卡，使用方便而且抗干擾能力強(qiáng)。
　　利用LabVIEW2011實現(xiàn)了系統(tǒng)軟件主程序的編程，對于軟件中前置距離的處理，本文采用了“坐標(biāo)存儲-坐標(biāo)讀取-坐標(biāo)對比”的方法，而對于軟件中

4、焊縫圖像的處理，本文詳細(xì)研究了圖像處理流程中的處理算法，設(shè)計出了具有圖像預(yù)處理、圖像二值化、焊縫骨架提取以及焊縫特征提取等功能的圖像處理模塊，同時軟件還具有焊縫跟蹤軌跡平滑功能。
　　最后設(shè)計了基于所開發(fā)系統(tǒng)的焊縫跟蹤實驗并提出了一種焊縫跟蹤效果評估方法，在設(shè)定的試驗參數(shù)下分別進(jìn)行了斜直線焊縫跟蹤實驗、折線焊縫跟蹤實驗以及曲線焊縫跟蹤實驗，通過對實驗結(jié)果進(jìn)行分析，以最大偏差值評估系統(tǒng)的焊縫跟蹤效果，則斜直線焊縫跟蹤實驗中的跟蹤效果