机器人实时引导系统传感器关键技术研究

摘要

随着现在机械制造业的迅速发展，焊接技术已经朝着自动化、柔性化、智能化的趋势发展。焊接机器人作为工业机器人的一种重要应用，在汽车制造领域的应用越来越广泛，尤其在生产批量化、高效率和产品质量一致性等方面起到了重要作用。由于目前焊接机器人的焊接路径及参数都是依据实际作业情况预先进行编程设定的，无法根据外界信息的变化进行自我修正，难以保证焊接强度和精度。本文提出将视觉引导技术应用到焊接机器人中，通过视觉传感器对工位空间位置的测量反馈给机器人，使机器人实时调整位姿进行焊接，保证了焊接强度和精度。本文分析了国内外焊接技术和视觉引导技术的发展现状，对测量传感器进行了软硬件设计，并对条纹中心提取算法进行了相关研究。
　　论文对工业机器人的焊接技术和视觉传感器的发展与现状进行研究分析，完成的主要工作包括：
　　1.根据视觉引导焊接机器人自适应定位系统的功能和参数需求，完成了传感器方案设计。
　　2.完成视觉测量传感器硬件平台设计。对比多种硬件平台，完成以S3C6410为嵌入式处理器，tvp5150为视频解码芯片，DM9000A为以太网控制芯片，这三大部分为主体的硬件电路设计。
　　3.在Linux操作系统下，完成了内核、系统移植，图像采集模块驱动程序修改以及应用程序设计。
　　4.分析比较多种条纹提取算法，提出优化Steger快速提取激光条纹中心的方法。
　　5.搭建实验平台，设计并完成相关实验，实验表明具有高精度和高实时性。

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第一章 绪论

1.1课题背景与研究意义

1.2国内外发展现状

1.3文章主要内容和结构

1.4文章小结

第二章 焊接机器人实时引导系统总体方案设计

2.1系统需求分析

2.2测量传感器设计方案

2.3测量焊接流程设计

2.4本章小结

第三章 柔性传感器硬件电路设计

3.1硬件平台选型

3.2嵌入式系统原理图设计

3.3柔性传感器系统PCB设计

3.4本章小结

第四章 柔性传感器软件系统设计

4.1软件系统总体设计

4.2 ARM Linux软件开发

4.3基于V4L2的图像采集模块驱动设计

4.4应用程序设计流程介绍

4.5条纹中心快速提取算法

4.6本章小结

第五章 实验验证与分析

5.1实验准备

5.2实验步骤

5.3硬件电路电气测试

5.4硬件平台功能测试

5.5条纹中心提取精度对比实验

5.6条纹中心提取速率对比实验

5.7条纹中心提取精度验证实验

5.8本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢