前言：

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局部環境自主智能焊接機器人系統要在一定范圍和技術程度上完成焊工焊接任務的功能

• 首先需要具備相應的硬件載體和焊接設備，如機器人本體，焊接電源，保護氣體等
• 從功能模擬的分類需要有焊接環境的識別，使焊槍接近焊接位置，焊縫對中與跟蹤調整，焊接過程當中的工藝參數，移動速度以及焊槍姿態的調整。
  可以將總體系統分為以下幾個子系統

基于視覺傳感的初始焊位識別與引導子系統

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對焊接機器人進行視覺傳感的初始焊位識別及導引研究，是實現智能化焊接機器人的關鍵技術之一。
在這個子系統中，操作人員只需要對焊接機器人進行簡單的粗略示教甚至不需要示教，而由焊接機器人根據傳感器信息自動完成尋找初始焊接位置，并自動導引焊槍端點運動到初始焊接位置，開始焊接工作，從而使焊接機器人具有更大的自主能力和智能化水平。

• 任務
  通過視覺傳感器，在工作空間內拍攝焊件的圖像，通過圖像處理和立體匹配，提取焊縫的初始點在三維空間內的坐標，把這個結果傳送給中央控制計算機（IWR）由IWR服務器控制機器人的焊槍運動到初始焊位準備焊接。

基于視覺傳感的焊縫跟蹤子系統

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由于加工和裝配上的誤差以及焊接過程中的熱和殘余應力而產生的形變等會造成接頭位置和尺寸的變化，因此焊接條件的變化要求焊接機器人能夠實時檢測出這種變化以調整焊接路徑，保證焊接質量的可靠性。

• 任務：
  在機器人導引到初始焊縫位置以后，通過視覺傳感，在工作空間內實時拍攝焊縫的圖像，通過圖像處理，提取焊縫的中心點與焊槍尖端點在焊件平面內垂直投影點之間的距離和焊縫在圖像上的走向，把這個結果傳送給IWR服務器。由IWR根據標定結果，把這些變量以及機器人當前的姿態轉化為機器人實際可控的變量。控制機器人的焊槍始終在焊縫正上方保持相同的高度并沿著焊縫前進。
• 細節
  CCD1獲取待焊工件焊縫位置，形狀與方向的圖像信息，然后經過特定設計的圖像處理的算法提取焊縫形狀與方向特征，并根據焊縫位置確定焊槍的下一步接近或糾偏運動方向和位移量，再行啟動焊縫跟蹤計算程序，通過中央控制機和機器人控制驅動機器人本體移動焊槍端點跟蹤焊縫走向和位置糾偏。

有兩種可行性方案：

• 未起弧焊接前焊縫跟蹤，相當于自主尋跡示教，識別的焊縫和焊槍移動的過程可以記憶用于再次實施焊接時機器人可復現的運動。
• 不進行焊縫跟蹤示教，直接利用電弧照亮成像提取焊縫的形狀，間隙大小和走向特征，并根據焊縫特征和走向確定下一步接近或糾偏運動方向和位移量。

基于視覺傳感的焊縫熔透實時控制子系統

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弧焊過程的熔透信息傳感，焊接動態過程模型的建立和反饋實時控制是保證焊接質量的關鍵技術。同時也是高質量，高精度機器人焊接自動化的重要基礎之一。由于焊接過程是一個多參數相互耦合的時變非線性系統，焊縫成形質量受各種因素的影響，這使得在焊縫成形控制中，經典和現代控制理論方法都不同程度的存在適應性差等缺點。

• 子系統構成
  CCD2攝像機焊接熔池正面視覺信息傳感器，圖像采集接口卡，焊接數據采集接口板，計算機控制系統
• 目標
  熔池熔寬及成形為控制目標
• 方案
  攝像機CCD2安裝于機器人焊槍行走方向的后部，用于在焊接弧光照射下獲取機器人運動后方向的半部熔池變化圖像。經過算法提取熔池形狀特征如：寬度，半長，面積，形狀特征信息等。在根據這些信息，通過中央控制機結合相應的工藝參數和預先建立的焊接熔池動態過程模型預測熔深，熔透，熔寬和余高等焊接質量參數。調用合適的控制策略給出適當的焊接參數調整以及機器人的運動速度，姿態，送絲機速度的調節變化，通過焊接電源和機器人本體等機構執行，實現對焊接熔池動態特征的實時監測，熔透與焊縫成形質量的智能控制。

總結

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