焊接是制造业中的重要工艺技术,广泛应用在工业制造、军事航天、家用电器等领域。人工焊接时,产生的有害气体、弧光飞溅、烟尘等会对身体造成一定的伤害。此外,工人还需要长时间保持某一固定的焊接姿态,其工作强度较大,难以保持焊接质量的稳定性和一致性。因此,为了实现焊接自动化,提高焊接产品的生产效率及质量,改善工人恶劣的劳动环境,对基于图像处理的机器人焊接智能制造技术进行了研究。本文选用ABB IRB2400型焊接机器人,利用离线编程软件Robot Studio和三维设计软件Solidworks,搭建了焊接机器人工作站。通过查询焊接手册,进行焊接试验,确定了焊接工艺参数。创建了常用的焊接I/O信号,进行信号关联,编写完成了焊接程序。进行焊接仿真时,利用示教器生产屏幕,不断优化焊接参数,得到了较为理想的焊缝。焊接机器人运动学分析是研究机器人技术的前提,它为焊接机器人实现轨迹规划和运动控制提供了理论依据。本文运用D-H参数法确定了机器人各连杆参数,利用Matlab Robotics Toolbox工具箱完成了ABB IRB2400机器人建模。对机器人进行正逆运动学求解,验证了机器人建模的正确性。运用多项式插值算法,进行关节空间轨迹规划,确定了五次多项式插值算法为理想的算法。给定机器人初始和终止位姿,生成末端轨迹的位移曲线、运动曲线、角速度曲线和角加速度曲线,验证了机器人设计的合理性。为了提高焊接精度,实现焊缝实时跟踪,采用视觉传感器采集焊缝图像,实时传输到计算机中进行图像处理。图像处理时,运用滤波处理、灰度处理、二值化处理等多种算法来处理焊缝图像,获得了边缘轮廓清晰的黑白图像,同时利用图像骨架法生成了焊缝中心线。焊接时,通过调整焊枪与焊缝中心线之间的位置偏差,保证焊枪始终与焊缝中心线对齐,从而使得焊接具有实时性和高准确度。焊接温度场的变化规律,是控制焊接残余应力,提高焊接质量的重要依据。利用ANSYS有限元分析软件,建立了合理的焊件模型,采用映射网格划分法进行网格划分。运用生死单元技术,模拟了焊缝的填充过程。通过APDL语言编写参数化程序,获得了不同时刻的焊接温度场云图。通过分析焊缝不同节点处温度随时间的变化规律,进而优化焊接工艺参数,为提高焊接质量提供了参考。本文研究的焊接智能制造技术,主要包括离线编程技术、工业机器人技术、焊缝传感器技术和有限元分析技术。设计了一套合理的焊缝跟踪系统,解决了弧光和飞溅的干扰问题,能够实现直线、曲线、折线等多种工况下的焊缝中心线提取。焊缝跟踪系统配合焊接机器人工作站的协同工作,对发展智能焊接技术具有重要意义。