為機器人焊接開發(fā)WiseWELDING機器視覺系統(tǒng)

TIG/GTAW在焊接節(jié)點開始的結果

　　挑戰(zhàn):

　　用自動焊接路徑修正來取代人工操作。這種方案采用優(yōu)質不銹鋼加工設備生產，它可以在兩個月的時間內，完成設計，原型制造，測試和部署一個能用來生產的完整系統(tǒng)。

　　解決方案:

　　開發(fā)三維機器視覺系統(tǒng)WiseWELDING，它通過機器人焊接路徑來適應相鄰零件間幾何變化。在工作窗口，它可以修復大的幾何位移(50×40 mm)，同時可以感應無縫“對接”接頭(差距大于或等于0.05 mm)。

　　"WiseWELDING可以達到所有特定用戶的要求，并且可以在兩個月之內實現相當于人工方法10倍的產量。"

　　關于機器人焊接

　　機器人焊接在生產過程中具有很多優(yōu)勢，如：運動平穩(wěn)，快速，精確，可重復性好，靈活以及能夠抗擊危險環(huán)境。然而，對任何 成功的高級應用而言，最重要的先決條件是掌握焊接技術。這種解決方案的主要動機在于：在焊接過程中，零件的幾何尺寸通常在一定程度上有所不同。因此，實際 的機器人焊接路徑不得不為每一個特定零件進行修正?？梢圆捎脵C器人工具提示和操作人員主觀判斷的方式對每個路徑點進行修正，這種方法耗時，重復，而且容易 出現人為錯誤。

　　自動焊接路徑修正可以通過附加的視覺模塊來完成， 該模塊能實現實際路徑點的非接觸式傳感。這樣，修正就會變得更精確，重復性更好，通常比人工方法快10倍。

　　選擇開發(fā)平臺時的注意事項

　　我們使用NI開發(fā)平臺是因為它提供了高層次的快速應用開發(fā)程序設計，而且它還是一個非常靈活的硬件平臺，易于實現硬件和軟件的緊密集成。
此外，NI PCI-7811R R系列多功能數據采集卡和 NI C 系列 I/O 模塊NI 9151 R系列擴展機箱能為機器人提供最靈活及通用化的I/O接口。我們在NI LabVIEW圖形化編程環(huán)境下開發(fā)了這項應用：用于圖像處理的NI視覺開發(fā)模塊，用于定制I/O的LabVIEW FPGA模塊。通過使用第三方千兆位以太網驅動支持，我們可以方便地集成用于圖像采集的高端視覺傳感器。

　　WiseWELDING

　　使用WiseWELDING自適應焊接的第一步是用視覺系統(tǒng)對無縫化機器人平臺進行升級。接著，使用機器視覺檢測的方法確定制造好的零件的主要幾何尺寸。由于它的非接觸性，這一過程只需一次，而且通常很快。這之后就可以進行焊接了，系統(tǒng)會自動地適應相鄰零件間幾何變化。

　　所有的接縫布局都包括在內：銜接，V型銜接，重疊，角接，定制接縫以及它們的各種啟動/停止裝置。NI高層次快速開發(fā)工 具在該領域的價值是無可估量的。無論是為了實現實時性能的機器人通信，自觸發(fā)和I/O接口，還是設計、制造定制視覺的原型和數據采集算法，我們都可以在短 短幾個小時內展開，測試，優(yōu)化，最終確定并實現要求的功能。LabVIEW儀器I/O助手，現場可編程門陣列(FPGA)執(zhí)行模擬目標，NI視覺助手和信 號處理庫快速地獲得可用代碼，這大大節(jié)省了我們本應該用來實現期望功能而進行編碼的寶貴時間。這項工作和使用諸如“高級邊緣探測器”之類NI高級視覺功能 得到了定制開發(fā)圖像和信號處理功能的進一步支持，這樣就可以將由成像模塊，段和寄存功能得到的多模數據相關聯，而且可以在不同的環(huán)境下實現強大的實時性 能，無論是黑色金屬還是不銹鋼，配對零件或是拉毛的，抑或是因刮痕，謬誤和周圍條件而導致的混合表面反射率。

　　結論

　　目前的系統(tǒng)在一臺多核的帶有 Windows操作系統(tǒng)的PC機處理單元中運行，但是，由于時間、可靠性以及形式等制約因素，我們正在考慮為下一個任務使用NI實時操作系統(tǒng)平臺，例如NI EVS-1464RT。有了選擇好的NI硬件和軟件開發(fā)平臺，我們可以方便地對當前產品設想進一步的開發(fā)、優(yōu)化和用戶化。