输电线路钢管塔用焊接系统的自动化研究

发布时间：2022-12-23 05:02

　　随着中国电力建设的不断发展,作为电力建设领域承载电力输送的铁塔生产领域也得到了快速的发展,但是在输电铁塔行业钢管纵缝的焊接效率和质量一直是制约钢管塔上产能、提质量的瓶颈,因此开发一种实时的焊缝纠偏自动化焊接控制系统非常有必要。本文是从在输电线路钢管生产加工过程中出现的问题和瓶颈作为输入的需求,展开输电线路钢管塔纵缝自动化焊接的研究。本文以钢管塔纵缝的焊接为背景,针对本企业原有焊接系统的不足以及提升效率和质量的需求,提出了改进方案,增加了激光视觉传感器、数据采集卡,将原有焊枪移动装置通过工控机进行控制,完成了对原有系统硬件的改进。传感系统的标定是激光视觉跟踪系统跟踪的关键,本文对激光视觉传感系统的摄像机、激光平面分别进行了标定,获取了激光平面与图像像素坐标的对应关系。对标定结果进行了验证,x,y,z方向的均值误差分别为0.0298mm、0.1807mm、0.1042mm,可以满足钢管纵缝焊接的精度需求。在焊接和不焊接的情况下,获取了经试件调制的激光图像,对这些图像进行了分析,根据图像特征,设计了包含滤波、锐化、Hough直线变换、直线拟合、和链码边界搜索等的图像处理算法。该算法在有弧光、... 

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 焊缝跟踪传感器的分类
    1.3 视觉传感技术国内外研究现状
    1.4 图像处理及焊缝跟踪控制器研究现状
        1.4.1 图像处理的研究现状
        1.4.2 焊缝跟踪控制器研究现状
    1.5 本文主要研究内容
第2章 基于视觉的自动化焊接系统的组成及原理
    2.1 系统的总体组成及基本原理
        2.1.1 原有系统的组成及不足
        2.1.2 改进系统的组成
        2.1.3 改进系统的工作原理
    2.2 激光视觉传感器的组成及原理
        2.2.1 激光视觉传感器组成
        2.2.2 激光视觉的原理
        2.2.3 工业相机选型
        2.2.4 工业镜头的选型
        2.2.5 线性激光器及滤光片的选型
    2.3 焊接系统的组成及作用
        2.3.1 焊机
        2.3.2 工控机
        2.3.3 数据采集卡
        2.3.4 焊接行走小车
        2.3.5 摆动器
    2.4 激光视觉传感系统的标定
        2.4.1 摄像机的标定
        2.4.2 激光平面的标定
        2.4.3 标定方法及结果
    2.5 本章小结
第3章 激光视觉焊缝跟踪图像的分析与处理
    3.1 焊缝图像分析
        3.1.1 焊缝图像
        3.1.2 焊缝图像特征分析
    3.2 焊缝图像处理
        3.2.1 滤波算子
        3.2.2 边缘锐化算子
        3.2.3 激光线中心点提取
        3.2.4 Hough变换
        3.2.5 坡口直线拟合
        3.2.6 算法改进
        3.2.7 特征点计算
    3.3 本章小结
第4章 焊缝跟踪系统实验研究与分析
    4.1 焊枪运动控制
    4.2 焊缝跟踪控制算法
        4.2.1 焊缝跟踪控制器的设计
        4.2.2 模糊控制器与P控制器的分析
        4.2.3 焊缝跟踪算法
        4.2.4 系统功能测试及焊接性实验
    4.3 焊缝跟踪系统在实际产品中的应用
    4.4 本章小结
第5章 结论和展望
致谢
参考文献
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：3724768