3D seam tracking by composite sensing technology

今天分享给大家分享一篇题为《Three-dimensionalweld seam tracking for robotic welding by composite sensing technology》的文章，复合传感技术实现三维焊缝的焊缝跟踪。

首先是文章的绪论，介绍基于视觉的焊缝跟踪应用很广泛，尤其是被动光视觉，能够跟踪复杂的曲线焊缝；但是被动光视觉由于无法获得深度信息仅能跟踪平面焊缝，通过双目视觉的原理可以得到深度信息，但是图像处理时间长，精度低，无法满足跟踪精度要求；所以本文为了解决三维焊缝的跟踪控制问题，利用被动光视觉和电弧传感结合的方法实现焊缝跟踪。

第二部分是实验系统，包括机器人系统，被动光视觉系统，电弧传感系统和焊接系统。为了提高视觉传感器的灵活性，在机器人末端添加外部轴，使得相机相对于焊枪有个旋转的自由度。由于采用的焊接工艺是脉冲GTA，在峰值电流时候采集电弧电压信号，在基值电流的时候采集焊接图像。

第三部分是图像处理，基本流程是Sobel算子用来得到大致的边缘信息；对边缘信息进行二值化；骨架细化；保留最大连通域；确定感兴趣区域；利用canny检测算子得到最终焊缝边缘。

第四部分是电弧电压信号处理，通过标定实验得到电弧电压与高度的对应关系，发现高度变化1mm，电压变化10%。

第五部分是焊缝跟踪策略和方法。在平面方向根据水平偏差以及当前进速度，利用PID算法实时计算增量运动量发给机器人；高度方向则利用模糊控制器进行调整。实验结果证明水平方向精度在0.4mm之内，竖直方向精度在0.5mm之内。

最后是结论，复合传感技术被动光视觉和电弧传感相结合实现三维焊缝跟踪。水平方向跟踪误差为0.4mm，竖直方向跟踪误差为0.5mm。文章的PPT如下：