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基于视觉的CO_2焊接机器人焊接工艺参数与熔池形态关系的研究中机器人焊接试验台的建立

机器人焊接实验台的组成由:焊接机器人本体(manipulator)、焊机、送丝机、保护气体瓶、焊接机器人控制柜(Controller)、和焊接工装等组成。文章的试验系统采用由瑞士ABB公司生产的型号为工RB1400的弧焊机器人,如图2-1所示。机器人控制柜的型号为5-728。试验所用焊接机器人的技术性能指标和主要参数如表2-1。焊接机器人的6个转动轴形成空间的六杆开链结构,理论来说焊接可以到运动范围内的各个点,最大的承载能力为5kg,最大工作范围1444mm,运动精度±0. 05mm~±0. 2mm,重量为350kg。配合焊接实验台,该款焊接机器人的末端关节可旋转的角度很大。相对于普通的焊接机械臂或者焊接机器人,此机器人在一些相对比较复杂的空间焊缝,在焊接的过程中,焊枪的可达性能相对较好。

2. 4焊接机器人图像采集系统的建立

2. 4. 1 CCD的选择及参数设定

熔池图像采集系统的核心为CCD摄像机,CCD摄像机有重量轻、体积小、灵敏度高、动态范围大、可靠性好、检测精度高等优点。它所采用的方式是每行扫描,它的光感应部分是根据矩阵的方式进行排列,然后将检测到的信号每行每个点串行的传送模拟信号,然后传到图像采集卡。

本文采用CCD黑白摄像机,Computar工业镜头,型号为MLH-10X,它是一款照度较低的黑白摄像机,即使是在光亮度微弱的条件下也能得到清晰的图像,它的性能非常稳定。图2-2为Computar型摄像机的实物图,镜头的最大放大率为0. 084x-0. 84x,工作范围F5. 6-F32C,焦距0. 15mm-5mm,后焦距23. 29mm,对象大小10.6 (H) cmX8.0 (V) cm,最大范围光圈1:5.6。在焊接实验中,需要把CCD摄像机固定在焊接机器人末端手臂,实验时随之移动。同时,结构也要简单小巧,不能影响焊枪的可达范围。因此本文设计了传感器外壳,把CCD放在外壳内,用螺丝将其固定,然后把该外壳固定在焊枪末端。如图2-2摄像头实物。表2-2为镜头的主要参数。为了在焊接过程中获取清晰的熔池图像,摄像头末端需要加上滤光片。为了避免在焊接过程中高温、飞溅等因素对镜头的损害,需要在传感器端部加上一耐热玻璃,这样可以提高镜头的寿命。

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