為自適應(yīng)機(jī)器人焊接開發(fā)WiseWELDING機(jī)器視覺系統(tǒng)

1、為自適應(yīng)機(jī)器人焊接開發(fā) WiseWELDING機(jī)器視覺系統(tǒng)TIG/GTAW在焊接節(jié)點(diǎn)開始的結(jié)果作者 :RobertModic,M.Sc.-WiseTechnologiesLtd. 行業(yè) :Manufacturing, 圖像設(shè)備產(chǎn) 品:NI9401,LabVIEW,PCI-7811R,cRIO-9151,FPGA 模塊 ,NI9426, 圖像開發(fā)工具包 挑戰(zhàn): 用自動(dòng)焊接路徑修正來取代人工操作。這種方案采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼加工設(shè)備 生產(chǎn)，它可以在兩個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，完成設(shè)計(jì)，原型制造，測(cè)試和部署一個(gè)能用 來生產(chǎn)的完整系統(tǒng)。解決方案 : 開發(fā)三維機(jī)器視覺系統(tǒng) WiseWELDIN，G它通過機(jī) 器人焊接路徑來

2、適應(yīng)相鄰零件TIG/GTAW在焊接節(jié)點(diǎn)開始的結(jié)果作者:Robert Modic, M.Sc. - Wise Technologies Ltd.行業(yè):Manufacturing, 圖像設(shè)備產(chǎn)品:NI9401, LabVIEW, PCI-7811R, cRIO-9151, FPGA 模塊, NI 9426, 圖像開發(fā)工 具包挑戰(zhàn):用自動(dòng)焊接路徑修正來取代人工操作。這種方案采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼加工設(shè)備生 產(chǎn)，它可以在兩個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，完成設(shè)計(jì)，原型制造，測(cè)試和部署一個(gè)能用來 生產(chǎn)的完整系統(tǒng)。解決方案 :開發(fā)三維機(jī)器視覺系統(tǒng) WiseWELDIN，G它通過機(jī)器人焊接路徑來適應(yīng)相鄰零件 間幾何變化。在工作窗口，

3、它可以修復(fù)大的幾何位移 (50×40 mm)，同時(shí)可以感 應(yīng)無縫“對(duì)接”接頭 (差距大于或等于 0.05 mm)。"WiseWELDING可以達(dá)到所有特定用戶的要求，并且可以在兩個(gè)月之內(nèi)實(shí)現(xiàn)相當(dāng) 于人工方法 10 倍的產(chǎn)量。 "關(guān)于機(jī)器人焊接機(jī)器人焊接在生產(chǎn)過程中具有很多優(yōu)勢(shì)，如：運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，快速，精確，可重復(fù) 性好，靈活以及能夠抗擊危險(xiǎn)環(huán)境。然而，對(duì)任何 成功的高級(jí)應(yīng)用而言，最重 要的先決條件是掌握焊接技術(shù)。這種解決方案的主要?jiǎng)訖C(jī)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(shí)際 的機(jī)器人焊接路 徑不得不為每一個(gè)特定零件進(jìn)行修正。可以采用機(jī)器

4、人工具提示和操作人員主 觀判斷的方式對(duì)每個(gè)路徑點(diǎn)進(jìn)行修正，這種方法耗時(shí)，重復(fù)，而且容易 出現(xiàn)人 為錯(cuò)誤。自動(dòng)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(shí)現(xiàn)實(shí)際路徑點(diǎn) 的非接觸式傳感。這樣，修正就會(huì)變得更精確，重復(fù)性更好，通常比人工方法 快 10 倍。選擇開發(fā)平臺(tái)時(shí)的注意事項(xiàng)我們使用 NI 開發(fā)平臺(tái)是因?yàn)樗峁┝烁邔哟蔚目焖賾?yīng)用開發(fā)程序設(shè)計(jì)，而且它 還是一個(gè)非常靈活的硬件平臺(tái)，易于實(shí)現(xiàn)硬件和軟件的緊密集成。此外，NI PCI-7811R R 系列多功能數(shù)據(jù)采集卡和 NI C 系列 I/O 模塊 NI 9151 R系列擴(kuò)展機(jī)箱能為機(jī)器人提供最靈活及通用化的 I/O 接口。我們?cè)?NI L

5、abVIEW圖形化編程環(huán)境下開發(fā)了這項(xiàng)應(yīng)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(wǎng)驅(qū)動(dòng)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(yīng)焊接的第一步是用視覺系統(tǒng)對(duì)無縫化機(jī)器人平臺(tái)進(jìn)行 升級(jí)。接著，使用機(jī)器視覺檢測(cè)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(jìn)行焊接 了，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地適應(yīng)相鄰零件間幾何變化。所有的接縫布局都包括在內(nèi)：銜接， V 型銜接，重疊，角接，定制接縫以及它 們的各種啟動(dòng) /停

6、止裝置。 NI 高層次快速開發(fā)工 具在該領(lǐng)域的價(jià)值是無可估量 的。無論是為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性能的機(jī)器人通信，自觸發(fā)和 I/O 接口，還是設(shè)計(jì)、 制造定制視覺的原型和數(shù)據(jù)采集算法，我們都可以在短 短幾個(gè)小時(shí)內(nèi)展開，測(cè) 試，優(yōu)化，最終確定并實(shí)現(xiàn)要求的功能。 LabVIEW儀器 I/O 助手，現(xiàn)場(chǎng)可編程 門陣列(FPGA)執(zhí)行模擬目標(biāo)， NI 視覺助手和信 號(hào)處理庫(kù)快速地獲得可用代 碼，這大大節(jié)省了我們本應(yīng)該用來實(shí)現(xiàn)期望功能而進(jìn)行編碼的寶貴時(shí)間。這項(xiàng) 工作和使用諸如“高級(jí)邊緣探測(cè)器”之類 NI 高級(jí)視覺功能 得到了定制開發(fā)圖 像和信號(hào)處理功能的進(jìn)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(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，而且可以在不同的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的實(shí)時(shí)性 能，無論是 黑色金屬還是不銹鋼，配對(duì)零件或是拉毛的，抑或是因刮痕，謬誤和周圍條件 而導(dǎo)致的混合表面反射率。結(jié)論 目前的系統(tǒng)在一臺(tái)多核的帶有 Windows 操作系統(tǒng)的 PC機(jī)處理單元中運(yùn)行，但 是，由于時(shí)間、可靠性以及形式等制約因素，我們正在考慮為下一個(gè)任務(wù)使用 NI 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)平臺(tái)，例如 NI EVS-1464RT。有了選擇好的 NI 硬件和軟件開發(fā) 平臺(tái)，我們可