焊接机器人跟踪与仿真技术

本书阐述了焊接机器人图像传感与处理、机器人焊接自主导引与跟踪、焊接机器人建模与控制、焊接机器人离线仿真等关键技术。这些技术对焊接自动化和智能焊接的实现都是至关重要的。书中的数据、结论都是作者实验所得，对机器人焊接技术和视觉跟踪等的实践都有较大的借鉴意义。

本书有针对性地阐述了焊接机器人图像传感与处理、机器人焊接自主导引与跟踪、焊接机器人建模与控制、焊接机器人离线仿真等关键技术。在介绍基础性知识的同时，对专业性内容进行了适度的阐述解析与探讨，力求为读者展示当前焊接机器人传感与仿真技术，拓展读者的思维方式。书中嵌入了作者相关研究工作的视频二维码，读者可以用手机扫码观看。本书可作为焊接机器人相关研究人员的技术参考书，也可供高校材料成形及工程控制专业本科生、研究生参考。

前言
第1章绪论
1.1机器人的定义
1.2机器人的发展历程
1.2.1机器人的产生与发展
1.2.2工业机器人发展现状
1.3焊接机器人的分类及发展
1.4焊接机器人技术
1.5本章小结
第2章焊接机器人图像传感与处理
2.1引言
2.2激光视觉传感器的设计
2.2.1激光视觉传感器的结构
2.2.2传感器中关键部件的选型
2.3焊接硬件系统
2.4外围软件系统
2.5视觉系统标定
2.5.1相机系统标定
2.5.2手-眼系统标定
2.6电弧区域的提取及作用
2.7基于视觉注意模型的激光条纹的提取
2.7.1多区域多方向Gabor滤波
2.7.2非均匀性度量
2.7.3亮度突变性度量
2.7.4综合显著图的生成
2.7.5基于聚类的干扰数据的去除
2.8T形接头腹板上边沿轮廓线的提取
2.9斜率突变点的提取
2.9.1焊缝轮廓预处理
2.9.2斜率计算与平滑
2.9.3斜率单调区间的获取
2.9.4单调区间斜率跨度的OTSU分割
2.10焊缝轮廓局部极值点的提取
2.11焊缝轮廓特征点提取算法有效性的验证
2.12本章小结
第3章机器人焊接自主导引与跟踪
3.1引言
3.2导引与跟踪系统
3.3视觉传感系统
3.3.1主动视觉传感器
3.3.2被动视觉传感器
3.4焊缝跟踪软件系统
3.5焊缝跟踪系统自动标定
3.6机器人焊缝跟踪图像处理
3.6.1被动视觉焊缝图像处理
3.6.2主动视觉焊缝图像处理
3.7初始焊位导引
3.7.1三维点云重建过程
3.7.2基于KD树的点云背景减除
3.7.3焊接工件分割与拟合
3.7.4焊缝与焊接起始点检测
3.8焊缝跟踪控制
3.8.1实验系统
3.8.2精度验证实验
3.8.3焊缝跟踪结果
3.9本章小结
第4章焊接机器人建模与控制
4.1引言
4.2机器人自动焊接中常见建模方法
4.3智能化机器人焊接系统的混杂特性及模型预测控制研究
4.3.1智能化机器人焊接过程的混杂特性
4.3.2机器人T形接头多层多道自主焊接的HS分析
4.3.3焊枪运动特性分析
4.3.4机器人多层多道自主焊接过程的自动机描述
4.3.5模型预测控制与焊接
4.3.6MIQP问题
4.4焊枪偏差实时获取
4.5焊缝跟踪控制方案
4.5.1焊枪纠偏控制方案
4.5.2多层多道自主焊接控制流程
4.6无弧跟踪轨迹为参考输入的MPC
4.6.1预测模型
4.6.2基于带约束遗传算法的MPC滚动优化设计
4.6.3TTWARIMPC的反馈校正
4.6.4MPC的离线仿真
4.6.5TTWARIMPC焊接试验
4.7优化时域参考轨迹均等的MPC
4.8基于增量式PID的焊缝跟踪控制
4.9焊接机器人信息优化控制
4.10焊接柔性系统建模条件
4.10.1系统分析
4.10.2焊接柔性制造系统建模方法
4.11焊接机器人柔性制造系统信息建模
4.11.1焊接机器人系统信息流特点
4.11.2单机器人焊接制造柔性系统建模
4.11.3多机器人焊接柔性制造系统建模
4.12焊接柔性制造系统模型结构约简
4.13焊接机器人柔性制造系统PN模型仿真
4.13.1单次仿真
4.13.2多次仿真
4.14机器人焊接柔性制造系统控制实验
4.14.1引言
4.14.2实验平台
4.15本章小结
第5章焊接机器人离线仿真
5.1引言
5.2离线编程仿真技术现状
5.3基于虚拟样机的焊接机器人仿真
5.3.1焊接机器人的参数建模
5.3.2焊接机器人模型的建立
5.3.3虚拟样机仿真前处理
5.3.4焊接机器人轨迹规划
5.3.5焊接机器人轨迹仿真
5.3.6仿真结果数据处理与分析
5.4本章小结
参考文献