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基于机器视觉的煤气瓶底圈自动焊接系统

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 22:06:55
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基于机器视觉的煤气瓶底圈自动焊接系统【摘要】:我国是煤气瓶生产和使用大国。瓶体和底圈的焊接是煤气瓶生产过程中第一道焊接工序。目前,我国的煤气瓶底圈焊接主要是人工焊接或半自动化焊接。

【摘要】:我国是煤气瓶生产和使用大国。瓶体和底圈的焊接是煤气瓶生产过程中第一道焊接工序。目前,我国的煤气瓶底圈焊接主要是人工焊接或半自动化焊接。焊接质量不稳定,焊接效率低,工人劳动强度大,工作环境恶劣,甚至影响人体健康。近年来,焊接的人工成本越来越高,企业为增强竞争力,急需相应的自动化焊接机。针对煤气瓶底圈焊接的现状,本文的主要研究如下: (1)根据煤气瓶底圈物理特点和焊接工艺要求,研究设计了自动焊接机的机械系统。主要包括焊枪夹持装置、底圈抓取和传送装置、瓶体抓取和传送装置、焊件定位和主轴转动装置。其中焊枪夹持装置实现焊枪的三自由度可调,能准确对准焊缝中心位置。底圈抓取和传送装置采用永磁体吸盘作为抓取结构,以摆动气缸为驱动器,此方式降低了开发成本。瓶体抓取和传送装置以直线导轨、滚珠丝杆和伺服电机为驱动组合,可精确实现瓶体的抓取和传送工作。焊件主轴转动装置采用直流电机实现施焊过程的调速,运用摆动气缸快速定位起焊点。 (2)对焊机中的标准器件进行了选型设计。包括标准气缸、摆动气缸、直线滑轨、滚珠丝杆、伺服电机、磁粉制动器、真空吸盘。在底圈抓取和传送装置中,讨论了两种不同转速对摆动气缸选择的影响。在瓶体抓取传送装置中,给出了三种不同宽度直线导轨的使用寿命长度。 (3)为实现焊缝的自动识别,研究了Roberts边缘检测算子、Sobel边缘检测算子、Prewitt边缘检测算子、Canny边缘检测算子、数学形态学的边缘检测算子,提出了基于Canny算法和数学形态学的焊缝边缘检测方法,实现了瓶体和底圈形成焊缝的边缘检测。结合局域扫描法,计算得到焊缝中心位置曲线。仿真结果验证了此方法能得到清晰的焊缝边缘和中心曲线。 【关键词】:机器视觉 自动焊接 焊缝图像识别 Canny算子 数学形态学
【学位授予单位】:浙江理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TG409;TP391.41
【目录】:
  • 摘要6-7
  • Abstract7-9
  • 目录9-12
  • 第一章 绪论12-20
  • 1.1 选题的背景与意义12-13
  • 1.2 电焊基本原理13
  • 1.3 焊接自动化的关键技术13-17
  • 1.3.1 机械技术14
  • 1.3.2 传感器与图像处理技术14-15
  • 1.3.3 伺服传动技术15-16
  • 1.3.4 自动控制技术16
  • 1.3.5 系统技术16-17
  • 1.4 焊接自动化设备的发展现状和趋势17-18
  • 1.4.1 国内焊接设备的发展现状17
  • 1.4.2 国外焊接设备的发展现状17-18
  • 1.4.3 焊接机的发展趋势18
  • 1.5 课题的主要内容与章节安排18-20
  • 第二章 焊接机机械系统设计20-31
  • 2.1 机械系统设计的步骤20
  • 2.2 自动化焊接机设计的原则20-23
  • 2.3 焊接机机械系统总体设计23-25
  • 2.4 焊接机机械部件设计25-30
  • 2.4.1 焊接机执行部件结构26-27
  • 2.4.2 焊件抓取和传送装置设计27-29
  • 2.4.3 瓶体定位和主轴转动装置设计29-30
  • 2.5 本章小结30-31
  • 第三章 驱动器件的计算选型31-48
  • 3.1 气缸计算选型31-38
  • 3.1.1 焊枪夹持装置中气缸计算选型31-32
  • 3.1.2 底圈抓取传送装置中气缸计算选型32-37
  • 3.1.3 瓶体抓取传送装置中气缸计算选型37
  • 3.1.4 主轴转动装置中摆动气缸的选型37-38
  • 3.2 直线导轨的计算选型38-44
  • 3.2.1 瓶体抓取传送装置中直线导轨选型39-43
  • 3.2.2 焊枪夹持装置升降机构中直线导轨选型43-44
  • 3.3 滚珠丝杆的计算选型44-46
  • 3.4 磁粉制动器的计算选型46
  • 3.5 伺服电机的计算选型46-47
  • 3.6 真空吸盘计算选型47
  • 3.7 本章小结47-48
  • 第四章 焊缝图像的边缘检测算法48-60
  • 4.1 经典的边缘检测算子48-50
  • 4.1.1 Roberts 边缘检测算子49
  • 4.1.2 Sobel 边缘检测算子49-50
  • 4.1.3 Prewitt 边缘检测算子50
  • 4.2 基于 Canny 算子的边缘检测方法50-52
  • 4.2.1 高斯滤波平滑图像51
  • 4.2.2 梯度幅值的非极大值抑制51
  • 4.2.3 双阀值方法检测和边缘连接51-52
  • 4.3 结合 Canny 算子和数学形态学的焊缝中心检测方法52-54
  • 4.3.1 基于数学形态学的边缘检测算子52-53
  • 4.3.2 局域扫描法53-54
  • 4.3.3 结合 Canny 算子和数学形态学的边缘检测方法54
  • 4.4 试验结果分析54-58
  • 4.5 机械系统和算法实现流程58-59
  • 4.6 本章小结59-60
  • 第五章 结论与展望60-62
  • 5.1 结论60-61
  • 5.2 展望61-62
  • 参考文献62-66
  • 致谢66-67
  • 附录67


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