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目前,随着科技水平的进步,人们对焊接质量的要求越来越高,为了保证焊接质量,通常配备焊缝自动跟踪系统。视觉传感方式由于其采集信息量大,避免了与工件直接接触,易于实现焊接跟踪智能化,在焊缝跟踪领域得到广泛的应用。由于主动光视觉与被动光视觉相比具有抗干扰能力强等诸多优点,所以本文采用基于主动光视觉的焊缝跟踪系统。
论文首先介绍了焊缝跟踪图像采集与处理系统。对本文中所使用的图像传感器、光路系统的结构及获取特征点的图像处理方法进行了说明。
第二部分对焊缝跟踪控制系统的硬件设计进行说明。硬件部分主要是以TMS320F2812数字信号处理器为核心进行外围电路的设计。包括电源模块、串口通信模块、CAN口通信模块、接口电路模块等。采用滤波、可靠接地、光电隔离等措施来提高硬件系统的可靠性。并且对各个功能模块分别进行测试,以保证硬件系统能够实现所需要的功能。为了使跟踪系统达到所需要的精度和速度,电机是系统组成中一个非常重要的环节,是很关键的组成部件。所以本部分最后对伺服电机的选型过程进行详细说明。
第三部分创建系统软件程序应用体系。控制器软件系统包括初始化模块、串行通信模块、CAN通信模块、指令处理模块、纠偏控制模块等。在软件设计过程中,采用分层次设计以及模块化设计思想来提高软件的可靠性。
最后对焊缝跟踪系统的控制策略进行研究。针对超前检测式跟踪机构的特点,给出超前偏差公式。应用MATLAB的Simulink模块设计了PID控制器和常规模糊控制器,并且提出了一种比例因子自调整模糊控制算法。仿真结果表明,通过对比例因子的实时调整,能更好的进行跟踪控制。