基于激光视觉的焊缝跟踪系统 一、焊缝自动跟踪系统构成 基于激光视觉传感,具有主动性、非接触、能获取物体的三维信息、灵敏度精度高、抗电磁场干扰能力强等优点,被认为是焊缝检测的主要发展方向。线激光法是一种直接获取深度图像的方法,它可以获取焊缝的二维半信息。基于激光视觉的焊缝跟踪系统如图1所示，主要有3个组成部分，分别是视觉传感、图像处理和跟踪控制。CCD摄像机垂直对准工件,激光器倾斜布置，激光器打出的激光,经柱透镜形成一光片照射到工件上形成一条宽度很窄的光带。当该光带被工件反射或折射后,经滤光片保留激光器发出的特定波长的光,而滤除其他波长的光,最后进入CCD摄像机成像。由于坡口各处与工件在垂直方向深度不同,故从垂直工件的方向看去,反射光成一折线,折线反映了光纹中心与焊缝坡口中心的三维位置关系。计算机对采集图像进行图像预处理，减少图像中的噪声污染，并加强焊缝特征信息信号，通过一定的算法提取焊缝特征点，得到焊缝与电弧偏差。此偏差作为跟踪控制系统的输入条件，依据控制算法进行处理，最后获得驱动信号控制焊炬运动，实现焊缝跟踪过程实时控制。 图像采集卡 图像预处理 焊缝识别 控制器 驱动系统 焊机控制 工件 激光器摄像机 滤光片 焊炬 焊缝 柱透镜 图1 系统构成 二、焊缝自动跟踪硬件设计 1.激光器 在本系统中决定采用半导体激光器。半导体激光器是以半导体为工作介质，具有超小形、高效率、结构简单、价格便宜、工作速度快、波长范围宽等一系列优点。本视觉系统中采用的激光器是红光一字线激光器，由点激光二极管发光通过一柱透镜变换成直线形的激光条纹。 有文献通过测量MIG焊弧光的光谱范围，提出弧光的范围为150～970nm。通过比较弧光波长与普通激光二极管波长，认为弧焊传感器中所用激光二极管的中心波长最好为467nm，594nm，610nm，632nm和950nm。从而可选择适当波长的激光感器以减少弧光对
概述 1.1 激光跟踪测量系统（Laser Tracker System）是工业测量系统中一种高精度的大尺寸测量仪器。它集合了激光干涉测距技术、光电探测技术、精密机械技术、计算机及控制技术、现代数值计算理论等各种先进技术，对空间运动目标进行跟踪并实时测量目标的空间三维坐标。它具有高精度、高效率、实时跟踪测量、安装快捷、操作简便等特点，适合于大尺寸工件配装测量。SMART310 是Leica 公司在1990年生产的第一台激光跟踪仪，1993年Leica公司又推出了SMART310 的第二代产品，其后，Leica 公司还推出了LT/LTD 系列的激光跟踪仪，以满足不同的工业生产需要。LTD 系列的激光跟踪仪采用了Leica 公司专利的绝对测距仪，测量速度快，精度高，配套的软件则在Leica统一的工业测量系统平台Axyz 下进行开发，包括经纬仪测量模块、全站仪测量模块、激光跟踪仪测量模[8] 。块 和数字摄影测量模块等 激光跟踪系统在我国的应用始于1996 年，上飞、沈飞集团在我国第一次引进了SMART310 激光跟踪系统；2005年上海盾构公司引进了Leica 公司的一套LTD600跟踪测量系统，应用于三维管模的检测。 [52] 激光跟踪测量系统的基本原理 1.2 近年来，激光跟踪测量系统的应用领域在不断扩大，很多公司都相继推出了各自品牌的激光跟踪仪，但所有的激光跟踪测量系统基本都是由激光跟踪头（跟踪仪）、控制器、用户计算机、反射器（靶镜）及测量附件等组成的。在本文中，实验采用的是LTD600激光跟踪测量系统（图2.1 ），因此具体讨论的基本原理是基于LTD600 型的激光跟踪测量系统。 图 2.1 LTD600 激光跟踪测量系统系统的组成1.2.1 激光跟踪仪的实质是一台能激光干涉测距和自动跟踪测角测距的全站仪，区别之处在于它没有望远镜，跟踪头的激光束、旋转镜和旋转轴构成了激光跟踪仪的三个轴，三轴相交的中心是测量坐标系的原点。它的结构原理如图2.2 所示系统的硬件主要组成部分包括：传感器头、控制器、电动机和传感器电缆、带LAN 电缆的应用计算机以及反射器。 （1）传感器头：读取角度和距离测量值。激光跟踪器头围绕着两根正交轴旋转。每根轴具有一个编码器用于角度测量和一只直接供电的DC 电动机来进行遥控移动。传感器头的油缸包含了一个测量距离差的单频激光干涉测距仪（IFM ），还有一个绝对距离测量装置（ADM ）。激光束通过安装在倾斜轴和旋转轴交叉处的一面镜子直指反射器。激光束也用作为仪器的平行瞄正轴。挨着激光干涉仪的光电探测器（PSD）接收部分反射光束，使跟踪器跟随反射器。 图 2.2 激光跟踪仪结构原理图 （2）控制器: 包含电源、编码器和干涉仪用计数器、电动机放大器、跟踪处理器和网卡（图2.3 ）。跟踪处理器将跟踪器内的信号转化成角度和距离观测值，通过局域网卡将数据传送到应用计算机上，同理从计算机中发出的指令也可以通过跟踪处理器进行转换再传送给跟踪器，完成测量操作。
应用背景 与传统焊接技术相比，激光焊接在焊接质量和效率等各方面都具有明显优势。由于激光束的光斑直径较小，使得激光束准确对中焊缝成为实现高质量焊接的前提。因此，准确跟踪焊缝是激光焊接的关键所在。机器视觉检测是焊缝跟踪的主要方法之一，通过高速视觉传感器拍摄动态熔池图像序列，获取熔池特征参数，分析焊缝路径偏差与熔池特征参数之间的内在规律，建立焊缝路径与激光束偏差实时测量的视觉模型。然后输出调整量给机器人控制器,控制机械手指引焊枪运行,实现自动跟踪。 应用优势 1、拍摄过程缓慢，可以获取高度清晰的熔池特征参数； 2、可以控制机械手指引焊枪运行,实现自动跟踪。 拍摄效果 科天健已有多款高速相机用于焊缝跟踪项目应用中中，下面介绍两款常用高速相机。。
1、德国Optronis的CP80-4-M-500，该相机为Coaxpress接口，全分辨率为1696X1710下可达500fps，开窗分辨率为512X512时可达5000fps，它的这些特点可使拍摄画面更清晰，拍摄过程更缓慢。 图一CP80-4-M-500在5000fps@512X512下的拍摄效果 2、瑞士Photonfocus的MV-D1024E-160，该相机采用Photonfocus的LINLOG技术，动态范围高达120dB；在全分辨率1024*1024分辨率下可达150帧/秒；开窗分辨率256*256时，帧率达到2241帧/秒。在Linlog功能下能有效抑制强等离子干扰，在焊机电压、电流较小时可直接用相机拍摄，无需光学辅助系统即可得到对比度较好的图像，借助光学辅助手段可得到高清晰的、细节清晰的图像。 图二MV-D1024E-160相机的拍摄效果
蓝鼎视觉智能焊缝控制系统 一、系统简介 本系统主要功能是对有缝不锈钢管的氩弧焊接进行自动跟踪与矫正，解决目前人力成本日益提高，人工操作时的视觉疲劳带来的焊接质量问题。系统采用先进的智能视觉技术，融合光机电技术为一体，目前国内尚未发现同类产品。本系统由视觉采集系统捕捉焊缝与钨棒的焊接视频，再运用视觉技术计算钨棒的偏移量，进而控制机电装置实时矫正钨棒位置，达到钢管焊接自动跟踪的目的，从而实现无人值守高质量焊接的要求。 焊接现场实际焊接画面 二、系统特点及技术指标 性能特点 ?非接触式，长时间运行无磨损 ?识别精度高 ?可视化效果，钨棒熔池焊缝图像三位一体 ?稳定性好，采用嵌入式系统，比基于PC机控制系统更加稳定可靠 ?人性化的界面，操作界面的设计基于窗口方式，使用简单，无需专业技 术人员即可操作运行 技术指标 ?额定功率：150W ?识别速率：40ms
? 识别精度：0.05mm ? 响应时间：≤200ms ? 工作温度：-10°~60° ? 焊接速度：≤5m/min ? 管子直径：≥4mm 三、系统主要部件 电机及传动机 械 采集相机 声光报 警装置 焊接控制箱 系统关系框图 本系统包括主要部件为系统控制箱、焊接视频捕获装置、焊枪移动机构、电流及测速模块。 1. 系统控制箱 系统主板、开关电源、电气控制与驱动、声光报警，输入输出接口等主要模块安装在控制箱内，其外设包括触摸显示屏、鼠标、电源开关、电源指示灯、电机左右微调按键、各类插座（220V 电源插座、鼠标孔、12V 工业摄像机电源插口、电流检测及测速模块接口、电机接口） 2. 专用焊接视频捕获装置 根据氩弧焊弧光光谱特点，定制专用焊接视觉捕捉装置，获取钨棒熔池及焊缝实况细节。 3. 焊枪移动机构 根据视觉识别出的焊枪偏差，正转或反转步进电机，经丝杆联动、带动焊枪
Meta Vision Systems 机器人用激光焊缝 跟踪系统 技术手册 原作者：Jonathan Moore 翻译：Dr. Lin Sanbao (林三宝博士)
前言 尽管我们在编写这个手册时已经尽了最大努力，但是我们不接受任何由通过使用或者错误使用本手册中的信息，或者可能包含在本手册中的错误，而引发的责任和义务。本手册所提供的信息只是用于培训的目的。 英文版权所有 ? Meta Vision Systems 2000。 中文版版权所有? 中国哈尔滨AWPT－RDC联合实验室 所有权力保留，未经允许，不得以任何形式复制本手册或本手册中的任何部分。 联系方式： Meta Vision Systems Ltd. Oakfield House Oakfield Industrial Estate Eynsham Oxfordshire OX8 1TH UNITED KINGDOM Tel: +44 (0) 1865 887900 Fax: +44 (0) 1865 887901 Email: support@https://www.doczj.com/doc/1f826464.html, 中国地区: 地址：珠海市九洲大道兰埔白石路105号二楼西 邮编：519000 电话：0756 --- 8509695、8508516、6680610、6602419、6626464 传真：0756 --- 8500745 联系人：魏占静 电邮：jbw@https://www.doczj.com/doc/1f826464.html, wzj0756@https://www.doczj.com/doc/1f826464.html, 网址：https://www.doczj.com/doc/1f826464.html,
目录 1.概述 (3) 1.1传感头 (3) 1.2控制系统 (3) 1.3应用 (3) 1.4典型应用 (4) 1.5焊缝类型 (4) 2.传感器 (9) 2.1激光的安全性 (9) 2.2规格 (9) 2.3MT 产品系列的规格 (11) 2.4传感器的物理规格 (12) 2.5焊缝的特征尺寸 (12) 3.控制系统 (14) 3.1MTF – Finder(MTF 定位控制系统) (14) 3.2MTR (15) 3.3MTR Integrated(集成型MTR系统) (16) 3.4MTX-HS (16) 4.软件的主要特征 (18) 4.1焊缝定义 (18) 4.2间隙测量 (18) 4.3真实路径(True Path) (18) 4.4搜索 (18) 4.5体积&高度错边测量 (19) 4.6交替式激光器 (19) 4.7示教跟踪(Teach Track) (20) 5.配置和可选项 (21) 5.1应用概述 (21) 5.2硬件和软件可选项 (22)
硕士学位论文 MASTER DISSERTATION 基于激光视觉的焊缝跟踪及纠偏系统 Welding Seam Tracking and Correcting System Based on Laser Vision 作者沈鹏程 校内导师孙坚教授 校外导师倪鹏 专业领域控制工程 中国计量学院 二〇一五年六月
Welding Seam Tracking and Correcting System Based on Laser Vision By Pengcheng Shen A Dissertation Submitted to China Jiliang University In partial fulfillment of the requirement For the degree of Master of Engineering China Jiliang University June, 2015
中图分类号TP242.2 学校代码10356 UDC621.3 密级公开 硕士学位论文 MASTER DISSERTATION 基于激光视觉的焊缝跟踪及纠偏系统 Welding Seam Tracking and Correcting System Based on Laser Vision 作者沈鹏程专业领域控制工程 校内导师孙坚教授校外导师倪鹏 申请学位工学硕士论文类型应用研究 二〇一五年六月
独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国计量学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：签字日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解中国计量学院有关保留、使用学位论文的规定。特授权中国计量学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名：导师签名： 签字日期：年月日签字日期：年月日
激光跟踪仪培训报告文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
激光跟踪仪 培训总结报告 培训参加人：*** 所属部门：******* 培训时间： 培训报告总结 一、激光跟踪仪的基本工作原理、组成、安全注意事项 1、激光跟踪仪的基本工作原理 激光跟踪测量系统的工作基本原理是在目标点上安置一个反射器，跟踪头发出的激光射到反射器上，又返回到跟踪头，当目标移动时，跟踪头调整光束方向来对准目标。同时，返回光束为检测系统所接收，用来测算目标的空间位置。简单的说，激光跟踪测量系统的所要解决的问题是静态或动态地跟踪一个在空间中运动的点，同时确定目标点的空间坐标 2、激光跟踪仪的组成及安全注意事项 1、激光跟踪仪的组成 1、跟踪头和控制箱 2、5M连接电缆（用于连接跟踪头与控制箱） 3、气象站（一根1.5米连接线，一个空气温度传感器，一个材料温度传感器，一个大气压传感器） 4、网线 5、球头 6、电缆包8、靶球清洁套装9、防尘盖 3激光跟踪仪的安全注意事项 二、学习激光跟踪仪检验软件和测量软件 1. 开机之前的方案 1.设计测量方案 2.跟踪仪校验：前后视、1点QVC、4点QVC等 3.使用SpatialAnalyzer采集测量 4.根据测量点集拟合形状 5.根据测量和拟合结果使用图形来评价 2. 激光跟踪仪安装好后校核软件的使用、测量软件的使用 1校验软件Trackercal的使用 1.开机必须设置计算机IP，否则程序不认同，IP地址设置为
2.点击Trackercal软件图标打开软件，选择仪器，点击连接跟踪仪。 3.运用前后视检查功能（Ctrl+F），检测跟踪仪的前后视偏差，将靶球放置在3M 以外的地方固定住，单击前后置检查，若偏差在大于0.0001小于0.0004则需要采用1点QVC，将靶球放置在5M外，单击补偿，若水平和垂直角度偏差大于0.002则需要进行4点QVC误差补偿，补偿方法如下 4.QVC实现误差补偿，4点QVC进行全方位补偿，将靶球放回鸟巢后点击fullQVC,根据软件向导进行操作完成补偿，选择四个点ABCD，A点将靶球固定在距离跟踪仪0.5M左右，在0度左右的俯仰角上点击PICK UP THIS POINT；B点将靶球固定在距离跟踪仪3M左右的范围，在0度左右的俯仰角范围内，点击PICK UP THIS POINT；C点将靶球固定在距离跟踪仪1M左右,在55°正负5°的俯仰角范围内，I 点击PICK UP THIS POINT ；D点将靶球固定在距离跟踪仪1M左右,在负55°正负5°的俯仰角范围内，I点击PICK UP THIS POINT，保存补偿结果 5.补偿操作完成之后再次用前后视检查功能检测结果。 2、测量软件SpatialAnalyzer的使用，我们主要学习单点测量、稳定点测量和空间扫描 1.打开SA软件并与跟踪仪联机，确定绿灯常亮。 2.选中1.5英寸靶球，选择测量，测量有单点测量（1把 SMR 放进跟踪器上标有“0”的磁座里。 2点击测量按钮(Measure)。测量对话框会显示之前输入的参数并报告测量的经过。这个对话框一般会在任何类型的测量中显示。3然后依次把SMR 放进编号“1”“2”等的磁座里，至少依次放进 4 个磁座，这个步骤对以后的测量中很重要。 4这样就用单点测量模式完成了单独点集的测量。请注意软件 SA 中的点），稳定点测量，空间扫描测量，选择其中一种测量模式，配合靶球底座，平稳放置在测量物平面之上，选择合适位置进行测量。如单点测量的话就要一点一点分别点击测量，选择几个点就要点击几次测量；稳定点测量就是等靶球稳定之后跟踪仪会自动测量，只需要点击一次测量就可以了；空间扫描就是点击测量之后它会根据你行走路线及设置，自动采集多个点形成一个轮廓。 3.使用“构造”功能，构成一个平面，在上面选择“点位于平面之上”，并更改偏移量，靶球座是多大的就填写多大的，一般我们使用“25.4”。 4.使用“查询—多个点—到对象”功能，生成一个矢量组，能够根据图来反映被测平面的凹凸情况。 5.使用“关系—几何图形拟合—只进行拟合”功能，生成被测平面的平面度。 6.在界面上找到“拍照”功能的按钮，点击拍摄功能，可以有利于生成报告，更好的表达出测量结果。 7.将需要的测量结果拖拽到“动态报告”中，生成PDF格式报告。 三、参与培训的感受 经过这为期三天多的学习Radian激光跟踪仪培训，二次培训更加深对激光跟 踪仪的印象，对激光跟踪仪安装及安全规程有了更深的了解，使我学到了现场设 备保全的理论知识，还实地的测量了机器人。
焊接自动化、智能化的关键问题是焊缝的自动查找、自动跟踪寻位-焊缝跟踪传感 1.焊接行业发展趋势 焊接行业是关乎工业制造生产与维护服务的核心行业之一，是大型安装工程建设期间的一项关键工作，其进度直接影响到计划的工期，其质量的好坏直接影响到工程的安全运行和使用寿命，其效率的高低直接影响工程的建造周期和建造成本。为了减少人为因素对焊接质量的影响、提高生产效率就需要使焊接过程更加自动化和智能化，这也是焊接行业发展的必然趋势。 焊接自动化、智能化的关键问题是焊缝的自动查找、自动跟踪，苏州博智慧达自主研发的3D激光焊缝跟踪系统可以轻松获取焊缝位置、焊缝偏转角度、焊缝宽度、高度、深度等信息，并支持市面上大部分机器人品牌的数据通讯，如FANUC、ABB、KUKA、安川、川崎等。将数据实时反馈至上位机，已达到最佳工艺控制要求。
焊缝自动跟踪系统的作用是精确检测出焊缝的位置和形状信息并传递给焊枪（机器人）控制系统，控制系统根据检测结果调整焊枪位置，从而实现焊缝自动跟踪。 2.工作原理 激光焊缝跟踪传感器采用激光三角反射式原理，即激光束被放大形成一条激光线投射到被测物体表面上，反射光透过高质量光学系统，被投射到成像矩阵上，经过计算得到传感器到被测表面的距离（Z轴）和沿着激光线的位置信息（X轴）。移动被测物体或轮廓仪探头，就可以得到一组三维测量值。所获得的信息可用于焊缝搜索定位、焊缝跟踪、自适应焊接参数控制、焊缝成形检测并将信息实时传递到机械手单元，完成各种复杂焊接，避免焊接质量偏差，实现无人化焊接。 传感器通过复杂的程序算法完成对常见焊缝的在线实时检测。对于检测范围、检测能力以及针对焊接过程中的常见问题都有相应的功能设置。设备通过计算检测
电弧传感器焊缝跟踪系统 1 前言 随着电弧传感技术的发展，焊缝跟踪引入了电弧传感技术，电弧传感器作为一种实时传感的器件与其它类型的传感器相比，具有结构较简单、成本低和响应快等特点，是焊接传感器的一个重要的发展方向，具有强大的生命力和应用前景主要应用在两方面：一方面主要用在弧焊机器人上，另一方面主要用在带有十字滑块的自动焊上。本文对国内外焊缝跟踪系统电弧传感技术、信号处理技术和控制技术的研究现状分别做一介绍，在此基础上总结出一套较为先进的焊缝跟踪系统的实施方案，为焊缝跟踪系统研制提供依据。 2、电弧传感焊缝跟踪技术的发展状况 2.1 电弧传感器发展概述 焊缝自动跟踪方面，传感器提供着系统赖以进行处理和控制所必须的有关焊缝的信息。我们研究电弧传感器就是要从焊接电弧信号中提取出能够实时并准确反映焊炬与焊缝中心的偏移变化信号，并将此信号采集出来，作为气体保护焊焊缝自动跟踪系统的输入信号，即气体保护焊焊缝自动跟踪系统的传感信号。 目前，国际、国内焊接界对电弧传感器的研究非常活跃，用于焊缝跟踪的电弧传感器主要有以下几种类型: (1)并列双丝电弧传感器。利用两个彼此独立的并列电弧对工件施焊，当焊枪的中心线未对准坡口中心时，其作用焊丝具有不同的干伸长度，对于平外特性电源将造成两个电流不相等，因此根据两个电流差值即可判别焊炬横向位置并实现跟踪。 (2)旋转扫描电弧传感器。在带有焊丝导向的喷嘴旋转时，旋转速度与焊接电流之间存在一定的关系。高速旋转电弧传感器可用于厚板间隙及角接焊缝的跟踪，在结构上比摆动式电弧传感器复杂，还需要在焊接工艺、信息处理等方面进行深入的研究。 (3)焊炬摆动式电弧传感器。当电弧在坡口中摆动时，焊丝端部与母材之间距离随焊炬对中位置而变化，它会引起焊接电流与电压的变化。由于受机械方面限制，摆动式电弧传感器的摆动频率一般较低，限制了在高速和薄板搭接接头焊接中的应用。在弧焊其他参数相同的条件下，摆动频率越高，摆动式电弧传感器的灵敏度越高。 2.2 电弧传感器的工作原理 电弧传感器的基本原理是：利用焊炬与工件之间距离变化引起的焊接参数变化来探测焊炬高度和左右偏差，在等速送丝调节系统中，送丝速度恒定，焊接电源一般采用平或缓降的外特性，在这种情况下，焊接电流将随着电弧长度的变化而变化。电弧传感器的工作原理如图1所示。 L为电源外特性曲线，在稳定焊接状态时，电弧工作点为A0，弧长L0 ，电流I0 ，当焊炬与工件表面距离发生阶跃变化增大时.弧长突然被拉长为L1.此时干伸长还来不及变化，电弧在新的工作点A1.燃烧，电流突变为I1，电流瞬时变化为△I1反之亦然。从上述分析可以得出，电弧位置的变化将引起电弧长度的变化，焊接电流也相应变化，从而可以判断焊炬与焊缝间的相对位置。 2.3 电弧传感器的数学模型 控制系统包括控制器和对象二大部分，其中被控对象的动态特性是主要的，所以建立被控对象的数学模型是所有工作的第一步，所谓“系统建模”，就是对软件中过程的抽象描述。 常用的建模方法有：a机理分析法;b统计建模法;c神经网络建模法;d智能建模法。 我们在这要分析的是旋转电弧焊炬长度和焊接电流之间的数学模型H(s)—I(s)，其中输入量是弧长，输出量是实时的焊接电流。虽然不同系统中具体的结果各异，但结果均为二阶的对应关系。根据文献有如下结论： 设G(s)为焊炬高度H(s)到电流I(s)的传递函数，则它在理论上可表示为：
激光跟踪仪应用介绍 问：公司现在使用的多功能精密检测设备是？ 答：全称Leica激光跟踪仪AT401，激光跟踪仪以其优异的性能成为超大空间范围内的精密坐标测量设备，凭借内部电池供电以及对恶劣环境的适应能力，它可以在各种工作条件下保持最高精度的测量。问：Leica激光跟踪仪AT401的便携性能如何？ 答：Leica激光跟踪仪AT401整个测量系统轻于15kg，包括便携包装箱及紧凑放置其中的全部附件，甚至可放置在大多数的商用飞机顶部行李箱，真正成为全球最便携的坐标测量系统(CMM)。 问：Leica激光跟踪仪AT401在何种环境中可以使用？ 答：Leica激光跟踪仪AT401全密封的结构设计，并通过IP54(IEC 60529)独立验证，确保系统可以在最恶劣的情况下运行。冷却液喷洒、碳末、焊接飞溅物等都不会对设备造成影响。AT401是第一台通过验证的户外(包括在雨中)使用激光跟踪仪。 防护等级：IP54 运行温度：0℃至40℃ 湿度：最大95% 工作海拔高度：-700m至5500m 问：Leica激光跟踪仪AT401的检测靠什么实现： 答：Leica于2009年引入PowerLock自动目标锁定功能。这种光学技术可自动探测反射球并快速锁定激光束，对正在移动的反射球也
毫不例外。这种技术打破了过去操作者需要在“黑暗状态”寻找光束的传统方法，而是激光束直接锁定使用者的手持目标使整个激光跟踪仪的操作更加简单。 问：Leica激光跟踪仪AT401机器供电以及无线操作： 答：Leica激光跟踪仪AT401带有两块电池，一块在传感器中，另一块在控制器中，可供设备一整天工作使用。当电量接近零时，电池可以更换或者自动热交换，激光跟踪仪可继续工作。同时设备集成了WiFi，使之成为一个完全无线的移动测量机。该设备可以通过以太网供电。基于此技术，普通的网线就可以给传感器传输数据和供电。问：Leica激光跟踪仪AT401关于测量范围： 答：Leica激光跟踪仪AT401带有无限旋转的传感器可以水平全方位360°和垂直290°测量，具有320m测量范围。 问：Leica激光跟踪仪AT401跟踪仪的技术参数说明 答：参见以下内容 技术特点说明 IP54防护等级 根据IEC60529标准独立认证，适用于极端 的工作条件 超轻、超紧凑系统：8.1K g，包括控制器， 整体高度290mm 在一般激光系统无法工作的条件下测量，控制器直接安装在三脚架上，不需占用额外空间 无线设计 集成WiFi通讯技术及机载电池，系统可工 作于全无线状态
https://www.doczj.com/doc/1f826464.html, 本文由【中文word文档库】https://www.doczj.com/doc/1f826464.html,搜集整理。中文word文档库免费提供海量教学资料、行业资料、范文模板、应用文书、考试学习和社会 经济等word文档 Meta Vision Systems 机器人用激光焊缝 跟踪系统 技术手册
原作者：Jonathan Moore 翻译：Dr. Lin Sanbao (林三宝博士)
前言 尽管我们在编写这个手册时已经尽了最大努力，但是我们不接受任何由通过使用或者错误使用本手册中的信息，或者可能包含在本手册中的错误，而引发的责任和义务。本手册所提供的信息只是用于培训的目的。 英文版权所有 ? Meta Vision Systems 2000。 中文版版权所有? 中国哈尔滨AWPT－RDC联合实验室 所有权力保留，未经允许，不得以任何形式复制本手册或本手册中的任何部分。 联系方式： Meta Vision Systems Ltd. Oakfield House Oakfield Industrial Estate Eynsham Oxfordshire OX8 1TH UNITED KINGDOM Tel: +44 (0) 1865 887900 Fax: +44 (0) 1865 887901 Email: support@https://www.doczj.com/doc/1f826464.html, 中国地区: 地址：珠海市九洲大道兰埔白石路105号二楼西 邮编：519000 电话：0756 --- 8509695、8508516、6680610、6602419、6626464 传真：0756 --- 8500745 联系人：魏占静 电邮：jbw@https://www.doczj.com/doc/1f826464.html, wzj0756@https://www.doczj.com/doc/1f826464.html, 网址：https://www.doczj.com/doc/1f826464.html,
分时多站式激光跟踪仪测量系统 课程名称：光机电一体化 院系：机械工程学院 班级：硕3002班 姓名：周强 学号: 3113001060
目录 1 激光跟踪仪系统 (1) 1.1 激光跟踪仪系统的概述 (1) 1.2 激光跟踪仪系统的基本原理 (1) 1.2.1 系统的组成 (2) 1.2.2 激光跟踪仪系统的原理 (3) 2 分时多站式激光跟踪仪测量系统 (7) 2.1 引言 (7) 2.2 基于GPS多边形定位原理 (7) 2.3 分时测量的算法 (9) 2.3.1 激光跟踪仪基站的自标定 (9) 2.3.2 测量点坐标的标定 (10)
1 激光跟踪仪系统 1.1激光跟踪仪系统的概述 激光跟踪测量系统（Laser Tracker System）是工业测量系统中一种高精度的大尺寸测量仪器。它集合了激光干涉测距技术、光电探测技术、精密机械技术、计算机及控制技术、现代数值计算理论等各种先进技术，对空间运动目标进行跟踪并实时测量目标的空间三维坐标。它具有高精度、高效率、实时跟踪测量、安装快捷、操作简便等特点，适合于大尺寸工件配装测量，测量静止目标，跟踪和测量移动目标或它们的组合。SMART310是Leica公司在1990年生产的第一台激光跟踪仪，1993年Leica公司又推出了SMART310的第二代产品，其后，Leica公司还推出了LT/LTD系列的激光跟踪仪，以满足不同的工业生产需要。LTD系列的激光跟踪仪采用了Leica公司专利的绝对测距仪，测量速度快，精度高，配套的软件则在Leica统一的工业测量系统平台Axyz 下进行开发，包括经纬仪测量模块、全站仪测量模块、激光跟踪仪测量模块和数字摄影测量模块等。激光跟踪系统在我国的应用始于1996年，上飞、沈飞集团在我国第一次引进了SMART310激光跟踪系统；2005年上海盾构公司引进了Leica公司的一套LTD600跟踪测量系统，应用于三维管模的检测。 （a）API的激光跟踪仪(b) Leica的激光跟踪仪(c)Faro的激光跟踪仪 图1-1 API等公司生产的激光跟踪仪 1.2激光跟踪仪系统的基本原理 近年来，激光跟踪测量系统的应用领域在不断扩大，很多公司都相继推出了各自品牌的激光跟踪仪，但所有的激光跟踪测量系统基本都是由激光跟踪头（跟踪仪）、控制器、用户计算机、反射器（靶镜）及测量附件等组成的。实验采用的是Leica AT 901 MR激光跟踪测量系统。
1.1 概述 激光跟踪测量系统（Laser Tracker System）是工业测量系统中一种高精度的大尺寸测量仪器。它集合了激光干涉测距技术、光电探测技术、精密机械技术、计算机及控制技术、现代数值计算理论等各种先进技术，对空间运动目标进行跟踪并实时测量目标的空间三维坐标。它具有高精度、高效率、实时跟踪测量、安装快捷、操作简便等特点，适合于大尺寸工件配装测量。SMART310是Leica公司在1990年生产的第一台激光跟踪仪，1993年Leica公司又推出了SMART310的第二代产品，其后，Leica公司还推出了LT/LTD系列的激光跟踪仪，以满足不同的工业生产需要。LTD系列的激光跟踪仪采用了Leica公司专利的绝对测距仪，测量速度快，精度高，配套的软件则在Leica统一的工业测量系统平台Axyz下进行开发，包括经纬仪测量模块、全站仪测量模块、激光跟踪仪测量模 块和数字摄影测量模块等[8]。 激光跟踪系统在我国的应用始于2019年，上飞、沈飞集团在我国第一次引进了SMART310激光跟踪系统；2019年上海盾构公司引进了Leica公司的一套LTD600跟踪测量系统，应用于三维管模的检测。 1.2 激光跟踪测量系统的基本原理[52] 近年来，激光跟踪测量系统的应用领域在不断扩大，很多公司都相继推出了各自品牌的激光跟踪仪，但所有的激光跟踪测量系统基本都是由激光跟踪头（跟踪仪）、控制器、用户计算机、反射器（靶镜）及测量附件等组成的。在本文中，实验采用的是LTD600激光跟踪测量系统（图2.1），因此具体讨论的基本原理是基于LTD600型的激光跟踪测量系统。 图2.1 LTD600激光跟踪测量系统 1.2.1 系统的组成 激光跟踪仪的实质是一台能激光干涉测距和自动跟踪测角测距的全站仪，区别之处在于它没有望远镜，跟踪头的激光束、旋转镜和旋转轴构成了激光跟踪仪
激光焊接机器人焊缝跟踪方法
激光焊接机器人焊缝跟踪控制方法 陈智龙 120160033 摘要：当前激光焊接机器人在实际的工业生产中应用的越来越广泛，在汽车制造业以及其他机器制造业激光焊接机器人在生产中的作用也越来越大。如何提高焊接机器人的焊缝精度问题以及控制焊缝轨迹已成为激光焊接机器人发展的首要难题。 关键词：激光焊接机器人；焊缝轨迹；控制 0引言 激光作为焊接和切割的新手段应用于工业制造，具有很大发展潜力。在国际汽车工业领域，激光加工技术已广泛得到了应用，激光切割与焊接逐渐成为标准的汽车车身生产工艺．国内也已积极推广应用，但目前主要还是以引进成套激光加工设备为主，用于激光钎焊、激光渗透焊、激光对接焊、白车身激光三维切割和激光金属零件表面热处理[1]. 由于成本考虑，有些汽车厂家则直接进口国外激光加工的零部件．为提升我国汽车制造的技术能力，我们应依靠国内技术能力，自主创新，在更广范围和更深层次上，加快激光加工在制造业的应用发展．车身在整车制造中占有重要地位，不仅车身成本占整车的40％～50﹪，而且对汽车安全、节能、环保和快速换型有重要影响。 人口老龄化不断逼近，各制造业工厂着手进行技术改造工程设计，采用了许多工业机器人，以提高生产线的柔性程度为基础，为制造厂家提供了生产产品多样化，更新转型的可能性．以上汽大众汽车车 身生产车间为例，机器人能独立完成工件的移动搬运、输送、组装夹紧定位，可完成工件的点焊、弧焊、激光焊、打磨、滚边、涂胶等工作．有的工位上把上件、夹具、工具以机器人为中心布置，以便机器人能完成多个工序，实现多品种、不同批量的生产自动化．采用机器人使焊接生产线更具柔性化、自动化，使多种车身成品可在一条车身装焊生产线上制造，实现多车型混线生产．因此，焊接生产线必须很容易地因产品结构、外形的改变而改变，具有较高的柔性程度[2] 。 由于柔性车身焊接生产线可以适应汽车多品种生产及换型的需要，是汽车车身制造自动化的必然趋势，特别是进入上世纪90年代以后，各大汽车厂家都
焊缝跟踪的控制算法 （一）理论模型 虚线 Y( t )为焊炬的跟踪调节曲线, 可视作系统执行机构的输出量,即 ： ()()t Y t S t dt =? 传感器在焊缝坡口 B 点的偏移量e1（t ）实际上是 R ( t )曲线上B 点相对于 Y( t )上 A 点的偏差量,即 1()()()()()t e t R t Y t R t S t dt τ τ-=--=-? 设焊接速度V ( mm/ s)，则焊接点 A 滞后检测点B 时间为：V λ τ= （s ） 再设()S τ是焊炬从t τ-时刻到t 时刻的调节量,即: ()()t t S S t dt τ τ-=? 则焊炬行走 时间后与坡口中心的实际误差应为: ()1()()1()()t t e t e t S e t S t dt τ τ-=-=-? 理论上 ,只要知道机械系统的传递函数, ()S τS 便可 知道 ,但实际系统 的传输 函数 往往很难准确得到,因此△S 直接求解比较困难 焊接起始点 实际焊缝的坡口中心曲线 焊枪的跟踪曲线
（二）由模型得出的简易控制算法 实际的焊缝跟踪过程中，视觉系统提供的位置偏差是经过传感器经过一帧一帧的图像采 集后，再经过一系列的图像处理，最终得出位置偏差信息提供给控制器。因此，需做以下设定： (1) 位置请求指令发送时间间隔和执行机构调整时间间隔同步； (2) 在每次位置请求时，在上一调整周期内焊枪已完成所需的调整量； (3) λ为采样间隔点的整数倍。 设O 点为初始参考点，O 0为焊枪开始纠正起始点，从O 点到O 0点，视觉传感器只做图像采集，焊枪并不进行跟踪，这一段距离属于“盲区”。i e 为每次识别的坡口中心点与初始参考点之间的差值，i m 为每一步的焊枪实际跟踪量。 系统焊枪实时跟踪量m i 的算法为： 1 () i i i a i i a m e m ---=-∑ （ i=a ，a+1， ···，n ） 焊接方向
概述1.1 激光跟踪测量系统（Laser Tracker System）是工业测量系统中一种高精度的 大尺寸测量仪器。它集合了激光干涉测距技术、光电探测技术、精密机械技术、计算机及控制技术、现代数值计算理论等各种先进技术，对空间运动目标进行跟踪并实时测量目标的空间三维坐标。它具有高精度、高效率、实时跟踪测量、安装快捷、操作简便等特点，适合于大尺寸工件配装测量。SMART310是Leica公司在1990年生产的第一台激光跟踪仪，1993年Leica公司又推出了SMART310的第二代产品，其后，Leica公司还推出了LT/LTD系列的激光跟踪仪，以满足不同的工业生产需要。LTD系列的激光跟踪仪采用了Leica公司专利的绝对测距仪，测量速度快，精度高，配套的软件则在Leica统一的工业测量系统平台Axyz 下进行开发，包括经纬仪测量模块、全站仪测量模块、激光跟踪仪测量模[8]。块和数字摄影测量模块等 激光跟踪系统在我国的应用始于1996年，上飞、沈飞集团在我国第一次引进了SMART310激光跟踪系统；2005年上海盾构公司引进了Leica公司的一套LTD600跟踪测量系统，应用于三维管模的检测。 [52]激光跟踪测量系统的基本原理1.2 近年来，激光跟踪测量系统的应用领域在不断扩大，很多公司都相继推出了 各自品牌的激光跟踪仪，但所有的激光跟踪测量系统基本都是由激光跟踪头（跟踪仪）、控制器、用户计算机、反射器（靶镜）及测量附件等组成的。在本文中，实验采用的是LTD600激光跟踪测量系统（图2.1），因此具体讨论的基本原理是基于LTD600型的激光跟踪测量系统。 图2.1 LTD600激光跟踪测量系统 系统的组成1.2.1 激光跟踪仪的实质是一台能激光干涉测距和自动跟踪测角测距的全站仪，区 别之处在于它没有望远镜，跟踪头的激光束、旋转镜和旋转轴构成了激光跟踪仪的三个轴，三轴相交的中心是测量坐标系的原点。它的结构原理如图2.2所示。系统的硬件主要组成部分包括：传感器头、控制器、电动机和传感器电缆、带LAN电缆的应用计算机以及反射器。 (1) 传感器头：读取角度和距离测量值。激光跟踪器头围绕着两根正交轴旋转。每根轴具有一个编码器用于角度测量和一只直接供电的DC电动机来进行遥控 移动。传感器头的油缸包含了一个测量距离差的单频激光干涉测距仪（IFM），还有一个绝对距离测量装置（ADM）。激光束通过安装在倾斜轴和旋转轴交叉处的一面镜子直指反射器。激光束也用作为仪器的平行瞄正轴。挨着激光干涉仪的光电探测器（PSD）接收部分反射光束，使跟踪器跟随反射器。 图2.2 激光跟踪仪结构原理图 (2) 控制器: 包含电源、编码器和干涉仪用计数器、电动机放大器、跟踪处理器
电弧传感器焊缝跟踪系统 2、电弧传感焊缝跟踪技术的发展状况 2、1 电弧传感器发展概述 焊缝自动跟踪方面，传感器提供着系统赖以进行处理和控制所必须的有关焊缝的信息。我们研究电弧传感器就是要从焊接电弧信号中提取出能够实时并准确反映焊炬与焊缝中心的偏移变化信号，并将此信号采集出来，作为气体保护焊焊缝自动跟踪系统的输入信号，即气体保护焊焊缝自动跟踪系统的传感信号。 目前，国际、国内焊接界对电弧传感器的研究非常活跃，用于焊缝跟踪的电弧传感器主要有以下几种类型: (1)并列双丝电弧传感器。利用两个彼此独立的并列电弧对工件施焊，当焊枪的中心线未对准坡口中心时，其作用焊丝具有不同的干伸长度，对于平外特性电源将造成两个电流不相等，因此根据两个电流差值即可判别焊炬横向位置并实现跟踪。 (2)旋转扫描电弧传感器。在带有焊丝导向的喷嘴旋转时，旋转速度与焊接电流之间存在一定的关系。高速旋转电弧传感器可用于厚板间隙及角接焊缝的跟踪，在结构上比摆动式电弧传感器复杂，还需要在焊接工艺、信息处理等方面进行深入的研究。 (3)焊炬摆动式电弧传感器。当电弧在坡口中摆动时，焊丝端部与母材之间距离随焊炬对中位置而变化，它会引起焊接电流与电压的变化。由于受机械方面限制，摆动式电弧传感器的摆动频
率一般较低，限制了在高速和薄板搭接接头焊接中的应用。在弧焊其他参数相同的条件下，摆动频率越高，摆动式电弧传感器的灵敏度越高。 2、2 电弧传感器的工作原理 电弧传感器的基本原理是：利用焊炬与工件之间距离变化引起的焊接参数变化来探测焊炬高度和左右偏差，在等速送丝调节系统中，送丝速度恒定，焊接电源一般采用平或缓降的外特性，在这种情况下，焊接电流将随着电弧长度的变化而变化。电弧传感器的工作原理如图1所示。 L为电源外特性曲线，在稳定焊接状态时，电弧工作点为 A0，弧长L0 ，电流I0 ，当焊炬与工件表面距离发生阶跃变化增大时、弧长突然被拉长为L1、此时干伸长还来不及变化，电弧在新的工作点A1、燃烧，电流突变为I1，电流瞬时变化为△I1反之亦然。从上述分析可以得出，电弧位置的变化将引起电弧长度的变化，焊接电流也相应变化，从而可以判断焊炬与焊缝间的相对位置。 2、3 电弧传感器的数学模型 控制系统包括控制器和对象二大部分，其中被控对象的动态特性是主要的，所以建立被控对象的数学模型是所有工作的第一步，所谓“系统建模”，就是对软件中过程的抽象描述。 常用的建模方法有：a机理分析法;b统计建模法;c神经网络建模法;d智能建模法。
焊缝自动跟踪系统的设计 0804104班曲竹闽张宁 一、设计内容 有一块铁板上有一条裂缝，要求设计一套装置，能够自动沿缝运动，以便将裂缝焊好。设计过程中应充分考虑焊接时产生的光和热对系统运行的影响，设计的装置能够沿缝从头到尾运动一边就认为可以把焊缝焊好。设置的装置能适应的铁板尺寸由设计者确定，但原则上应适应任意裂缝。系统工作前可人工辅助，但一旦工作应自动完成任务。 二、摘要 本论文将设计一套可以自动跟踪焊缝的焊接系统，详细讨论焊接过程中常用的机械结构、传感器、执行机构、控制方法等问题，并详细叙述系统中各部件的选择和整套系统的工作过程和工作原理。 关键字：自动跟踪传感器执行机构控制系统 三、正文 （一）系统功能概述 本套系统只设置了一个开关，即启动系统开关。在焊接之前，需要人为将需要焊接的有裂缝的铁板放置在焊接平台上，并用固定装 置加以固定。之后开启启动系统开关，系统会自动初始化，并将焊 接小车（焊枪和传感器等装置固定在一起形成的装置）运动到（0， 0）点。之后系统开始扫描，扫描过程中系统会驱动焊接小车扫描铁 板，扫描结束后，系统会自动驱动焊接小车回到（0，0）点。焊接 小车返回零点后，系统会自动开始焊接。焊接过程中系统会驱动小 车沿焊缝运动，直至焊接小车运动到铁板边沿。焊接技术后，系统 自动回到初始化状态，等待下一次指令。使用者可等待铁板冷却后 松开夹紧装置，将铁板取下。 （二）系统设计方案 在焊接系统设计的过程中，我们考虑到焊接时会产生大量的热和强光，会对系统造成十分强烈的干扰，所以在自动跟踪系统的传感器方面， 我们选择了非接触式传感器，以避免由于焊接过程中产生的光和热影响 传感器的正常工作。然而，由于焊接环境不确定，使用何种焊接工艺亦 不确定，所以我们根据所查资料，设计了2套自动跟踪焊缝的焊接系统，以便使用者根据不同的情况加以选择。2套焊接系统的主体结构均相同，只是在传感器的选择方面一种使用了超声波传感器，而另一种使用了 CCD光学传感器。 方案一： 如图1所示，本焊接系统为双层长方体结构，长1米，宽0.5米，高1米。下层为平面工作台，工作台上配有相应的机械夹紧装置，以保证 在焊接过程中铁板的稳定性；上层为两条相互垂直的导轨机构，分别为 x方向导轨和y方向导轨，用于系统的坐标定位。焊接小车固定在y方向 导轨之上，而y方向导轨可沿x方向导轨在x方向水平自由运动，这样