基于視覺傳感的焊縫跟蹤技術(shù)（二）

　　為了既保證穩(wěn)定焊接， 又能快速糾偏， 設(shè)計(jì)了模糊PID 控制器 。 該控制器的思想是， 在不同的環(huán)境下， 調(diào)整PID 3 個(gè)參數(shù)的值， 使糾偏系統(tǒng)滿足下列要求： 一是在偏差量較小時(shí)， 進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)， 以防止超調(diào)和保持系統(tǒng)穩(wěn)定為主要目標(biāo); 二是在偏差量較大時(shí)， 進(jìn)行大步長糾偏， 使鎢極盡快回到正常范圍附近， 響應(yīng)時(shí)間越短越好。

　　根據(jù)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性原則， 為了提高控制器的穩(wěn)定性和抗干擾性， 引入了誤差預(yù)測， 即偏差量對(duì)時(shí)間的2 階導(dǎo)數(shù)作為第3 輸入量， 將該模糊PID 控制器改進(jìn)為3 輸入3 輸出的控制器。

　　2 結(jié)果與分析

　　2. 1 平板直縫跟蹤試驗(yàn)結(jié)果

　　本文設(shè)計(jì)了如圖5 所示的雙折線路徑， 焊縫為2 塊無坡口平板對(duì)接焊縫， 沒有明顯間隙， 示教軌跡與真實(shí)焊縫的偏差量控制在6 mm 范圍內(nèi)。 其中，雙折線為實(shí)際示教路徑， 中間的平直線為實(shí)際焊縫路徑， 實(shí)際焊接路線為平直線周圍波動(dòng)的曲線。

　　試驗(yàn)結(jié)果表明， 跟蹤控制效果非常明顯， 盡管示教軌跡與焊縫中心有最大6 mm 的焊縫偏差， 但是通過焊縫自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的糾偏調(diào)節(jié)， 使槍尖投影點(diǎn)與焊縫中心的偏差能夠控制在 0. 15 mm 范圍內(nèi)。

　　考慮到圖像處理的誤差， 實(shí)際跟蹤誤差在 0. 3 mm內(nèi)。2. 2 法蘭環(huán)縫跟蹤試驗(yàn)

　　機(jī)器人進(jìn)行了法蘭的簡易示教， 即1 圈只示教4 到5 個(gè)點(diǎn)， 隨后進(jìn)行跟蹤試驗(yàn)， 同時(shí)對(duì)試驗(yàn)中所采集到焊縫偏差量數(shù)據(jù)進(jìn)行了記錄。 圖6 為試驗(yàn)結(jié)果分析， 驗(yàn)證了法蘭試驗(yàn)件焊接過程中焊縫跟蹤控制技術(shù)的有效性。

　　試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)顯示其跟蹤誤差略大于平板焊接， 最大誤差達(dá)到了 0. 2 mm. 考慮到圖像處理誤差， 真實(shí)誤差在0. 35 mm 內(nèi)。

　　3 結(jié)語

　　以弧焊機(jī)器人在脈沖T IG 焊接過程中應(yīng)用的需求為研究背景， 以被動(dòng)視覺作為傳感方式， 研究了實(shí)時(shí)焊縫跟蹤控制技術(shù)， 并且在生產(chǎn)中得到驗(yàn)證：