收稿日期 : 2005 - 09 - 20基金项目 : 总装备部 “十・ 五”规划项目 (413181 51 11 2)应用于遥控焊接的激光视觉传感辅助遥控示教李海超 李海超 , 吴 林 , 高洪明 , 张广军(哈尔滨工业大学 现代焊接生产技术国家重点实验室 , 哈尔滨 150001)摘 要 : 提出了用于遥控焊接的激光视觉传感辅助遥控示教技术。 克服了基于立体视觉显示遥控示教的缺点 ,操作者工作强度减轻。 通过激光视觉传感提取焊缝特征点作为示教点 ,提高了识别精度。 空间鼠标作为远端焊接机器人的手控器 ,提高了 操作的灵活性。 实现了 对平面曲线焊缝和复杂空间...

  收稿日期 : 2005 - 09 - 20基金项目 : 总装备部 “十・ 五”规划项目 (413181 51 11 2)应用于遥控焊接的激光视觉传感辅助遥控示教李海超 李海超 , 吴 林 , 高洪明 , 张广军(哈尔滨工业大学 现代焊接生产技术国家重点实验室 , 哈尔滨 150001)摘 要 : 提出了用于遥控焊接的激光视觉传感辅助遥控示教技术。 克服了基于立体视觉显示遥控示教的缺点 ,操作者工作强度减轻。 通过激光视觉传感提取焊缝特征点作为示教点 ,提高了识别精度。 空间鼠标作为远端焊接机器人的手控器 ,提高了 操作的灵活性。 实现了 对平面曲线焊缝和复杂空间焊缝的遥控示教。 根据结果得出 ,此技术能大大减少操作者的示教时间 ;示教路径精确 ;焊接过程自动执行 ,避免了 远程操作的时间延迟影响 ,对遥控焊接在实际工程的应用有较高的价值。关键词 : 遥控焊接 ; 弧焊机器人 ; 遥操作 ; 激光视觉传感 ; 遥控示教中图分类号 : TG409 文献标识码 : A 文章编号 : 0253 - 360X(2006) 05 - 039 - 040 序 言在空间探索 、水下施工、核电站修复等极限环境下 ,操作者不能身临现场 ,焊接任务的完成必须借助[1 ]。 这些环境下的焊接任务的特点是 ,焊缝形状不规则 ,其空间位置和姿态未知 ;环境的光照条件差 ,视觉信息不能完全地反馈现场的情况 ;控制的参数较多 ;操作者远程操作 ,容易疲劳于遥控方式[2]。 因此底层焊接任务的执行要通过自动或自主方式。传统示教再现方法能弥补机械问题导致的误差 ,简单易操作实用对其中一个点 ,也要多次调整才能完成位置和姿态的示教 ,示教时间远多于焊接时间 ,难以满足遥控焊[4]。 立体视觉显示技术使操作的人能轻松的获得具有深度感的工作场景图像 ,避免机器人和工具与[5]。 采用立体视觉作为视觉反馈手段 ,操作者远程示教周期很长 ,操作者容易疲劳 ,甚[3]。 但是 ,焊缝为空间曲线时 ,仅接的要求工作空间的碰撞至不能完成给定的任务。 激光视觉传感可以获取焊缝轮廓信息 ,反馈给机器人控制器实时调整焊枪位[6]。 激光视觉传感采用主动视觉 ,不受环境背景光的影响 ,适当减小传感器的体积 ,能更适合于远端复杂环境的焊接任务。 在工业应用中 ,焊缝坡口经过打磨或者加工处理 ,形状规则 ,在遥控焊接时 ,由于非结构的工作环境特点 ,限制了激光传感姿跟踪焊缝器的应用 。作者提出了一种用于遥控弧焊的全新示教方法 激光视觉传感辅助遥控示教。 改进了 结构光视觉传感器的体积和结构 ,适合于遥控示教。 手控器采用了灵活的空间鼠标 ,通过基于 TCP/ IP 协议的上位机和机器人控制器之间的通讯 ,能快速示教曲线 系统硬件组成系统硬件结构如图 1 所示 ,总系统分为本地操作端和远端现场两个部分。图 1 焊接机器人遥操作系统结构图Fig. 1 Welding telerobotic system architecture本地端包括 6DOF 空间鼠标、液晶光闸眼镜、立体视觉显示器和计算机、中央监控计算机、云台控制器、变焦距遥控器。 在立体视觉辅助下 ,操作者能够得到具有深度感的远端场景。 通过操作空间鼠标 ,第 27 卷 第 5 期2 0 0 6 年 5 月焊 接 学 报TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTIONVol. 27 No. 5May2 0 0 6