Засоби технічного зору як елемент зворотного зв’язку в системах стеження дугового зварювання - Автореферат

Автоматизація процесу зварювання вирішує проблему вивільнення людини від виконання одноманітних або складних технологічних операцій, однією з яких є наведення зварювального інструмента на стик. Класична система автоматичного наведення зварювального інструмента на стик складається з виконавчого механізму, регулятора і засобів зворотного звязку. Останнім часом для стеження за стиком у автоматизованому зварювальному виробництві в якості засобів, що забезпечують зворотний звязок, отримали розвиток спеціалізовані засоби технічного зору, в яких для визначення просторових координат стику використовується тріангуляційний метод. Взагалі, для систем, що побудовані з застосуванням засобів технічного зору, невирішеною залишається проблема автоматизації зварювання виробів, що мають стик без розроблення кромок із зазором, близьким до нуля. Патона НАН України згідно з планами науково-дослідних робіт в рамках тем: 27/3 (шифр теми 1.6.1.27.3) «Розробка системи для керування технологічними процесами дугового зварювання, інваріантної до оптичних властивостей поверхонь деталей, що зварюються» (2000-2002 р. р.), 27/5 (шифр теми 1.6.1.27.5) «Розробка методів та засобів адаптивного керування багатокоординатними комплексами для дугового зварювання на базі систем технічного зору» (2003-2006 р. р.) та 27/8-П «Розробка математичних методів виявлення і розпізнавання елементів зварного шва на цифрових зображеннях» (2005 р.).Показано, що основною складністю при створенні системи стеження є отримання кількісних даних, які характеризують відхилення зварювального інструмента від лінії стикового зєднання. Існуючі на теперішній час технічні засоби не дозволяють забезпечити надійне виявлення лінії стикового зєднання без розроблення кромок із зазором, близьким до нуля, і при цьому відповідати таким вимогам, як: безконтактність, інформативність, перешкодозахищеність. Одним з перспективних напрямів для вирішення вказаних проблем є розробка засобів технічного зору, які використовуються як елементи зворотного звязку в автоматичних системах наведення зварювального інструмента на стик. У другому розділі запропоновано телевізійний метод для автоматичного стеження за стиком без розроблення кромок із зазором, близьким до нуля. Складність розробки полягає у тому, щоб використовуючи два випромінювачі з різними діаграмами спрямованості і один приймач, отримати з одного зображення відстань до зварюваних поверхонь і напрям лінії стикового зєднання.У першому потоці проводиться виділення світлового профілю просторово-узгодженим фільтром із подальшим згладжуванням отриманого сигналу (рис. У другому потоці проводиться обробка зображення з метою виділення напряму лінії стикового зєднання. Кожний рядок первинного зображення , обробляється вибірково-узгодженим фільтром (ВУФ) з імпульсною характеристикою (ІХ): Процедура обробки полягає в згортці по : Показано, що закон розподілу імовірності відліків фонового шуму на виході вибірково-узгодженого фільтру близький до нормального із нульовим математичним очікуванням. Для підвищення контрасту запропонована процедура еквалізації гістограми, яка полягає в приведенні щільності розподілу імовірності яскравості до деякого «стандартного вигляду». Різниця яскравості між сигналом і фоном до еквалізації складала всього 5-7 градацій, тому корисний сигнал із зображення, що подано на рис.Для символьного опису бінарного зображення запропоновано використовувати метод відрядкової розгортки, згідно з яким обєкт визначається за критерієм чотирьохзвязності. Цей метод дозволяє не тільки представити зображення у символьному вигляді, але й обчислити необхідні геометричні параметри обєктів. Процедура виділення ознак полягає у тому, що кожний обєкт, який представлено у вигляді послідовності відліків, піддається різним функціональним перетворенням, виходячи з відомостей щодо класів: - «лінія стикового зєднання» і - «перешкода». Часто на зображенні існує декілька обєктів, що відповідають лінії стикового зєднання. Запропоновано два критерії, за якими здійснюється групування обєктів, які відповідають лінії стикового зєднання, - це відстань між обєктами та коефіцієнт парної кореляції обєднаних обєктів.Аналіз сучасного стану засобів технічного зору показав, що для автоматизації процесу наведення зварювального інструмента на стик при серійному виробництві цистерн, труб великого і малого діаметрів необхідні сенсори, які забезпечують виявлення стику із зазором, близьким до нуля. Розроблено телевізійний метод для автоматичного стеження за стиком без розроблення кромок із зазором, близьким до нуля, що дозволило розширити можливості засобів технічного зору, які використовуються у зварювальному виробництві. Розроблено спеціалізований контролер для адаптивного управління джерелом розсіяного світла комбінованого сенсора шляхом зміни шпаруватості ШІМ перетворювача мікропроцесора, що дозволило забезпечити інваріантність сенсора до оптичних властивостей поверхонь, що зварюються. Запропоновано спосіб селекції лазерного випромінювання, дифузно відбитого від мета

Основний зміст роботи