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第24卷第11期2016年11月
光学精密工程
OpticsandPrecisionEngineering
Vol.24No.11Nov.2016
文章编号1004-924X(2016)11-2689-10
焊缝跟踪应用的线激光视觉伺服控制系统
邹焱飚*，王研博，周卫林
（华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640)
摘要：设计了一套由三轴直角坐标机器人、线激光传感器和工业计算机组成的焊缝跟踪系统。研究了该系统所涉及的测量原理、特征点测量方法和基于模糊自适应的控制方法。通过高斯核相关算法(KCF)在焊接过程中实时检测焊缝特征点，并根据测量原理计算获得特征点相对于相机坐标系的三维坐标值。设计了一种自适应模糊控制器，通过自适应模糊控制器计算坐标的偏差值和偏差变化率得到焊枪末端运动轨迹的控制量，同时对模糊控制器的输入输出论域、模糊规则和隶属函数进行实时动态更新。实施了焊缝跟踪实验。结果显示：采用最大焊接电流为350A的惰性气体保护焊(MIG),在强烈弧光和飞溅的干扰下，该系统能实时跟踪焊接工件，跟踪精度为0.3253mm,传感器测量频率为20Hz。焊接过程中焊枪末端运行平稳，焊缝轨迹跟踪准确，且抗干扰能力，能满足焊接应用要求。
关键词：线激光传感器；焊缝跟踪；自适应模糊控制；焊缝特征点；高斯核相关算法中图分类号：TN249;TP273.2文献标识码：Adoi：10.3788/OPE.2689
Linelaservisualservocontrolsystemforseamtracking
ZOUYan-biao*，WANGYan-bo,ZHOUWei-lin
（InstituteofMechanicalandAutomotiveEngineering，
SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640,China）
*Correspondingauthor，E-mail：ybzou＠scut．edu．cn
Abstract：Areal-timeseamtrackingsystemconsistingofathree-axiscartesianrobot,alinelasersensor,andanindustrialcomputerwasdesignedanditsmeasuringprinciple,featurepointmeasuringmethodandadaptivefuzzycontrolwereresearched.TheGuassianKernelizedCorrelationFilter(KCF)wasadoptedtodetecttheweldfeaturepointsinrealtimeinweldingprocessand3Dcoordinatevaluesofindustrialcamerawereobtainedby2Dpixelcoordinatevaluesbasedonmeasuringprinciple.Aadaptivefuzzycontrollerwasdesigned.Onthebasisoftheadaptivefuzzycontroller,thedeviationvaluesanddeviationrateofthecoordinatesystemwerecalculatedtoobtainthecontrolvaluesofmovementtrajectoryfortorchend.Meanwhile,theinputsandoutputsonthedomainandfuzzymembershipfunctionsoffuzzycontrollerwereupdatedinrealtime.Theexperimentsonseamtrackingwereperformed.Theexperimentalresultsshowthatthesystemr
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