焊接视觉传感及自动跟踪技术的现状与发展.pdf

论坛 FORUM 焊接视觉传感及自动跟踪 技术的现状与发展 * Current Status and Development of Welding Visual Sensor and Automatic Tracking Technology 清华大学机械工程系　　都 东　邹怡蓉　常保华 航空航天制造领域的焊接在材料、结构、焊接工艺 方法等方面都有其特征，对焊缝自动识别与跟踪的准 确性、实时性和适应性也有专门要求。基于结构光法 焊缝视觉跟踪技术已经得到实际应用。焊接视觉技术 未来的发展应更关注和利用工件焊接区域光学特征。 探索多传感信息融合的视觉跟踪方法是航空航天制造 焊接自动化的重要研究方向。 都　东 [2] 术。采用先进焊接工艺、实现焊接过 域中有着广阔的应用前景 。 清华大学机械工程系教授和博士 生导师，现任清华大学材料加工工程及 程机械化和自动化、扩大计算机技术 自动化研究所所长，焊接研究中心主任。 和机器人在焊接中的应用，是提高航 航空航天制造领域焊接特点 还担任教育部高校教指委委员、中国焊 空航天产品质量，保证飞行器的安 及其对焊缝自动跟踪的要求 接学会熔焊专委主任委员以及中国自动 全、可靠性，改善结构设计和加工工 在航空航天制造领域，飞行器承 化学会机器人专委委员。 艺性的关键所在 [1] 。在焊接过程中 力构件、发动机构件、燃料贮箱、机载 采用视觉传感方法实时获取焊接区 设备等的制造都离不开焊接。对产 及邻域信息，具有信息量大、灵敏度 品制造精度的高标准要求、待焊工件 焊接在航空航天制造中占据着 和精度高、抗电磁干扰能力强、传感 的安装误差、出于某些力学考虑对被 重要位置，是实现复杂结构设计方 器与工件不接触等优点，通过先进合 焊工件进行软态约束从而导致焊接 案、保证设计选材灵活性的重要技 理的图像处理，可在焊缝跟踪、质量 过程中产生的变形，这些因素都使得 控制、焊后无损检测等方面发挥重要 有必要对焊缝进行自动跟踪。与其 *　国家自然科学基金项目资助。 作用，在航天航空制造等众多行业领 他应用场合相比，航空航天制造中的 40 航空制造技术·2010 年第 9 期 Welding Technology for Aviation and Aerospace Industry 航空航天焊接技术 焊接在以下几个方面具有特殊性： 对焊缝视觉自动跟踪的光学系统和 光的方法，可获得焊缝的多点信息， （1）焊接路径的复杂性。 处理算法都提出了挑战 [7] 。另外，在 有利于增强可靠性 [13] 。 由于航空航天结构的特殊性，焊 需要进行多层多道焊的场合中，为实 结构光法在焊接自动化中获得 接轨迹常为复杂的空间曲线，如运载