激光扫描式坡口信息提取方法及应用

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随着自动化焊接广泛应用,焊接过程向高度自动化和智能化方向发展。定位焊接轨迹和确定焊接坡口信息是提高焊接自动化程度的有效手段。无论自动化焊接专用设备还是焊接机器人都可以通过传感器获取焊接坡口位置和形状信息来提高焊接的自主性,以降低对工件的加工和装夹要求,提高工作效率。本文研究一种基于激光扫描测距的坡口信息提取方法,并设计了坡口信息传感系统平台。  本文设计并搭建了用于坡口信息提取的硬件系统,该系统由高精度的激光测距传感器、驱动机构和以微控制器为核心的控制单元组成。通过激光传感器在坡口上方垂直于焊接方向做扫描运动,获取坡口的边缘数据。  根据硬件系统的特点,本文进行了软件设计,包括AD采样程序、控制驱动机构的脉冲发生程序,通讯程序和数据处理程序。  为了获取焊接坡口信息,论文结合焊接工件和采集得到的原始数据的特点,经过复合滤波算法剔除干扰信号,根据处理后的数据的一阶导数和二阶导数,找到能够表征坡口斜面和工件平面的点,采用最小二乘法进行直线拟合,得到表征坡口斜面和工件平面的直线,直线的相交点作为特征点,用这些特征点求出不同坡口形式的坡口位置和几何形状信息。根据部分坡口数据的特点,设计了坡口类型的自动识别功能,能够智能识别特定的坡口形式。  通过坡口扫描试验得到的结果,进一步修正坡口信息提取的方法,在精度和稳定性上达到了设计的要求。  将本文所设计的传感系统安装在焊接专用设备上,实现激光传感器在扫描坡口的同时在焊接方向行走,更接近真实的焊接过程。通过描绘出坡口中心的曲线,为焊缝跟踪的实现打下基础。
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