《電子技術(shù)應(yīng)用》
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為自適應(yīng)機(jī)器人焊接開發(fā)WiseWELDING機(jī)器視覺系統(tǒng)
Robert Modic
Wise Technologies Ltd.
摘要: 開發(fā)三維機(jī)器視覺系統(tǒng)WiseWELDING,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,它可以修復(fù)大的幾何位移(50×40 mm),同時可以感應(yīng)無縫“對接”接頭(差距大于或等于0.05 mm)。
Abstract:
Key words :

 

ni.com/cms/images/casestudies/jstart.jpg" title=""> 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(zhì)不銹鋼加工設(shè)備生產(chǎn),它可以在兩個月的時間內(nèi),完成設(shè)計,原型制造,測試和部署一個能用來生產(chǎn)的完整系統(tǒng)。

解決方案:
開發(fā)三維機(jī)器視覺系統(tǒng)WiseWELDING,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,它可以修復(fù)大的幾何位移(50×40 mm),同時可以感應(yīng)無縫“對接”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,并且可以在兩個月之內(nèi)實現(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,如:運動平穩(wěn),快速,精確,可重復(fù)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(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動機(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,實際的機(jī)器人焊接路徑不得不為每一個特定零件進(jìn)行修正。可以采用機(jī)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(jìn)行修正,這種方法耗時,重復(fù),而且容易出現(xiàn)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(xiàn)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(fù)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(yīng)用開發(fā)程序設(shè)計,而且它還是一個非常靈活的硬件平臺,易于實現(xiàn)硬件和軟件的緊密集成。

此外,NI PCI-7811RR系列多功能數(shù)據(jù)采集卡和NIC 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。我們在NI LabVIEW圖形化編程環(huán)境下開發(fā)了這項應(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)對無縫化機(jī)器人平臺進(jìn)行升級。接著,使用機(jī)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(jìn)行焊接了,系統(tǒng)會自動地適應(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/停止裝置。NI高層次快速開發(fā)工具在該領(lǐng)域的價值是無可估量的。無論是為了實現(xiàn)實時性能的機(jī)器人通信,自觸發(fā)和I/O接口,還是設(shè)計、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小時內(nèi)展開,測試,優(yōu)化,最終確定并實現(xiàn)要求的功能。LabVIEW儀器I/O助手,現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)執(zhí)行模擬目標(biāo),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(yīng)該用來實現(xiàn)期望功能而進(jìn)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(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)境下實現(xiàn)強(qiáng)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(dǎo)致的混合表面反射率。

結(jié)論

目前的系統(tǒng)在一臺多核的帶有Windows操作系統(tǒng)的PC機(jī)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(wù)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(dāng)前產(chǎn)品設(shè)想進(jìn)一步的開發(fā)、優(yōu)化和用戶化。

目前NI已全面推出LabVIEW Robotics 2009,用于自主地面機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計、原型與發(fā)布,更多信息請訪問www.ni.com/robotics/zhs。

作者信息:
Robert Modic, M.Sc.
Wise Technologies Ltd.
Jarska 10a
Ljubljana SI-1000
斯洛文尼亞
Tel: +386 1 5414131
Fax: +386 1 5414132
robert.modic@wise-t.com
 

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