【正文】 動，立體視覺在此過程中提供給操作者具有深度感的信息，操作者可以隨時調(diào)整焊槍的運動姿態(tài)與跟蹤焊縫的橫向偏差，保持一定適當速度導引焊槍跟蹤焊縫，控制過程更加直觀有效，防止工具與環(huán)境發(fā)生碰撞。焊接機器人遙操作系統(tǒng)要求具有較高的軌跡跟蹤精度和焊接過程中的平穩(wěn)性。在開發(fā)焊接機器人遙操作系統(tǒng)時，合理的控制方法和控制策略能夠提高操作的靈活性。本文在焊接機器人柔性加工單元的基礎上進行深層次改造，采用我們自行開發(fā)的基于頁面交換模式的桌面式立體視覺系統(tǒng)對遠端的焊接環(huán)境進行顯示，空間鼠標作為手控器直接對遠端的焊接機器人進行控制，提高了手動跟蹤焊縫的精度，對于角焊縫、對接焊縫和空間曲線焊縫都能夠滿足手動調(diào)整和跟蹤的要求。通過基于立體視覺的遙控示教方法進行機器人軌跡規(guī)劃，最后，焊接實驗和焊縫跟蹤對人機界面的性能測試。1 焊接多模態(tài)人機交互界面設計焊接遙控系統(tǒng)的實施是由接口在遠程站點的焊接機器人控制軟件，視頻顯示系統(tǒng)，視覺傳感系統(tǒng)，圖形仿真系統(tǒng)，手控制器和通信連接裝置組成。在立體圖像顯示系統(tǒng)中，為了保證兩幅具有視差的左右眼視圖是在同一時刻，對同一場景采集到的，要求用來采集現(xiàn)場環(huán)境信息的一對 2D 攝像機具有外同步觸發(fā)功能。具有該功能的攝像機每次采集一幀圖像時，都需要外部同步電平信號的觸發(fā)，否則處于等待狀態(tài)。通常的做法是用一路視頻信號作為外同步信號來觸發(fā)另一路攝像機。在本系統(tǒng)中，利用左攝像機觸發(fā)右攝像機。具體做法是把從左攝像機采集到的視頻信號輸入到視頻分配器，在輸出端把一路視頻信號直接輸入到圖像采集卡，另選一路視頻信號作為觸發(fā)信號去觸發(fā)右眼攝像機。這樣，每當左攝像機采集一幀圖像，就觸發(fā)右攝像機同時采集，從而保證左右攝像機采集到的圖像是同時刻采集的。 焊接結構的多模態(tài)人機界面人機界面的功能結構包括以下五個模塊：參數(shù)設置，控制模式設置，手動控制輸入，系統(tǒng)狀態(tài)顯示和視頻顯示。根據(jù)不同的人機交互水平，焊接遙控分為手動控制、共同控制，交互控制，監(jiān)督控制和自主控制在遙控焊接任務，控制策略可以看作是某種控制模式或幾個相結合的互動控制模式。本科畢業(yè)設計（論文）說明書39在遠程焊接時，有效的控制模式是手動控制，遠程和監(jiān)督的基礎上控制圖形環(huán)境和自主控制。圖 1 中顯示主要界面，其中包括三個觀點：查看任務、控制期和視頻顯示，理想的控制模式和命令都可以通過鼠標選擇。手動控制可連續(xù)生成命令，許多對話和彈出式菜單可以援引相結合并利用所有功能?？刂泼罘謩e傳送到真正的機器人和傳感器系統(tǒng)圖形仿真系統(tǒng)。每個選定的模式調(diào)用一個彈出式菜單，可讓操作者修正參數(shù)和況人機合作，策劃開發(fā)了控制模式翻譯和命令解釋。當它作用時，用戶操作空間鼠標遙控鼠標的圖形環(huán)境。這個圖形環(huán)境得到機器人狀態(tài)信息和實時聯(lián)合值控制虛擬機器人。圖 1 主窗口焊接多模態(tài)人機界面2 系統(tǒng)的物理結構在地方網(wǎng)站，物理結構由全景視頻監(jiān)控，立體視頻顯示，圖形工作站，監(jiān)督的計算機和空間鼠標組成。在遠程站點，這些組件的激光視覺傳感器，數(shù)碼變焦的攝像頭，雙眼立體攝影機，機器人控制器和 TIG 焊槍。通信連接裝置是基于 TCP/IP 協(xié)議和客戶端/服務器網(wǎng)絡模本科畢業(yè)設計（論文）說明書40型。在機器人控制器工程斷絕在監(jiān)管系統(tǒng)上運行的操作系統(tǒng)是計算機運行系統(tǒng)運行 SG1工作站的圖形系統(tǒng)。在六自由度和氬弧焊焊接機器人的焊接動議。3 人機界面的實現(xiàn) 激光視覺傳感的遠程協(xié)助如果焊縫是不規(guī)則或間斷。激光視覺傳感不能用于自主控制。然而，提取的特征點可用于聯(lián)合激光視覺傳感器的遠程焊接路徑遠程包括三個階段：制定焊縫類型、掃描聯(lián)合剖面和處理信息、教學焊接路徑。在人機界面的教參數(shù)設置，如焊接速度，插值模式和弧線位置，然后傳送的人機界面的聯(lián)合數(shù)據(jù)信號控制器。目前的位置和構成發(fā)送到人機界面，并將它記錄在一個文件中。最后，整個焊接路徑是下載到遠程控制器共同控制意味著機器人自由度的自主控制系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，視覺傳感器的工程作為自主路徑規(guī)劃參加的焊槍位置與空間鼠標。人機界面進行共享控制由是自由度分區(qū)和自由度融合這兩種方法（1）自由度融合方法 2/)(1smt DKV??和 是規(guī)模因素， 是速度的手動控制， 是驅動器載體的自主控制。1K2tVs（2）自由度分區(qū)方法 2/)(6(2)(1dsdmt K???是自由度組成部分手動控制命令；)(dmV是自由度組成部分視覺傳感器自主命令；)6(sD?焊槍末端的驅動矩陣△T可用 得到。tV關節(jié)角度和在下次循環(huán)的機械臂伺服可以通過逆運動學解決。因此，驅動器載體的空間鼠標 V 和驅動器載體 D 是相同的位置和焊槍的樣式。ms 虛擬環(huán)境的計劃和控制圖 4 顯示了進程螺旋焊縫跟蹤和遙控焊接現(xiàn)場，在虛擬環(huán)境中，各功能模塊可以本科畢業(yè)設計（論文）說明書41觀察手動控制模塊通信模塊和虛擬環(huán)境標定模塊的研制焊接環(huán)境。這些觀點在焊接路徑規(guī)劃可以執(zhí)行的研制焊接環(huán)境中也可以看到。因為這個錯誤的虛擬環(huán)境校準約 2 毫米。圖2虛擬環(huán)境的計劃和控制 圖3實驗過程4 試驗結果遙控焊接任務可分為若干子和不同的控制模式，用于執(zhí)行特定的焊接，遠程操作簡便，并能彌補機械手的錯誤。當障礙存在，焊槍是調(diào)整共享控制。實驗提出馬蹄形曲線焊縫遠程協(xié)助激光視覺傳感器的表現(xiàn)，圖 3 顯示中工作過程，接頭工件的直徑是200 毫米和 100 毫米，自動變焦數(shù)碼攝像機和 2 眼立體視頻被用作視覺裝置，觀察環(huán)境和機器人運動。由人機界面之間的執(zhí)行者，記錄特征點。焊接路徑文件發(fā)送到虛擬環(huán)境實時的人機界面。5 結論本文介紹的是先進的多模態(tài)焊接遙系統(tǒng)人機界面設計和實施。操作員參加了不同層次的控制系統(tǒng)與人機界面的相互作用，人機界面結合全球決策能力的執(zhí)行者和焊接機器人系統(tǒng)的自主能力，由于非結構化環(huán)境的特殊性，焊接任務可由遠程監(jiān)控基于虛擬環(huán)境和自主控制。實驗結果表明，人機界面可以有效顯示系統(tǒng)和環(huán)境的信息，它也增強了系統(tǒng)的性能和靈活性。本科畢業(yè)設計（論文）說明書42外文資料翻譯 2激光熔透焊接時工件上及焊縫內(nèi)光致等離子體體的特性2CO段愛琴，陳俐，鞏水利摘要：在此論文中，用一個高速攝像機和一個光學放射監(jiān)視器來探究 激光熔2CO透焊接不銹鋼時光致等離子體的特性。透過光致等離子體光學發(fā)散的結果顯示其存在兩個特有頻段，它們分別是 100500HZ 和 15003500HZ。與此同時，光致等離子體和熔池的不斷變化的圖像也顯示了其存在兩個不穩(wěn)定的頻率段。其中一個不穩(wěn)定的頻段顯示出焊縫內(nèi)光致等離子體的特性，它處于 167500HZ 之間，另一個不穩(wěn)定的頻段則位于 15003500HZ 之間，這顯然是由保護氣體引起的。某些因素可能會導致焊縫等離子和保護氣體等離子之間頻率的差異，其中的一個原因就是焊縫內(nèi)光致等離子體的壓力會慢慢地增長。關鍵詞： 激光焊接，光致等離子體，焊縫，頻段2CO0 序言如今，激光焊接 已經(jīng)廣泛應用于許多領域，例如航空航天零部件的激光焊接 。然而，由于特殊的應用環(huán)境它需要更高的焊接質(zhì)量。尤其是，保證長焊縫或復雜的部件的焊接質(zhì)量被證明是很難的，因為金屬的激光焊接本身就是一個不穩(wěn)定的過程。全世界已經(jīng)有許多關于焊接穩(wěn)定性的研究。．回顧前面的研究成果，就能看出大部分焊接質(zhì)量的不穩(wěn)定是由于不穩(wěn)定的焊接過程引起的，尤其在 激光焊接中，主要的原2CO因就是光致等離子導致焊接穩(wěn)定性很難控制。在激光深熔焊接中，光致等離子是一種重要的物理現(xiàn)象。因為焊縫和熔池難以直接觀察，所以大部分關于激光焊接過程的研究都集中于能夠間接地顯示焊縫和熔池運動的光致等離子身上。例如，許多關于光致等離子的研究都通過它的光傳播和聲音傳播來監(jiān)測焊縫的缺陷。然而，光致等離子的物理性能還沒有引起足夠的重視。例如，焊縫中光致等離子的不穩(wěn)定頻段是否和被加工工件的相同，焊縫中的光致等離子有怎樣的組成和運動等等。實際上，所有這些基本問題不是很清楚。本文介紹了用高速攝像機和光學放射監(jiān)視器對 激光焊接中光致等離子的研究。2CO1材料及焊接工藝本科畢業(yè)設計（論文）說明書43在這個研究中，實驗材料是 304 不銹鋼，厚度為 2 毫米。激光焊接是利用 4kW 快速軸流 Q 型 激光實現(xiàn)的．光致等離子體和熔池的圖像是通過帶有精密光學濾波器2CO的幻影 高速相機拍攝到的。激光是通過一個特別的激光監(jiān)控系統(tǒng)計算獲得的。在整個激光焊接加工過程中氬被用來作為同軸保護氣體。2 結果和討論在 304 不銹鋼 激光焊接過程中，典型的頻譜由光致等離子體顯示在圖 1 中。2CO圖 1 波長/nm這表明，光譜成分的范圍大多是 400700 納米氬。而較高強度的譜線波長都在400600 納米范圍內(nèi)。這些結果顯示波動范圍從 400 納米到 600 納米的光學發(fā)射信號的波動特性可用來描述波動光致等離子體。實驗數(shù)據(jù)顯示在這個變動范圍的波長的相對強度的發(fā)射光的波動具有周期性，并且，已有的研究結果也表明他在一個不穩(wěn)定的周期中波動?？焖俑道锶~變換(FFr)技術是一種有用的分析信號頻率的方法，因此在本文中被用來識別焊接工藝的特征頻率。FFTCO2 激光焊接 304 不銹鋼的光學發(fā)射頻譜是圖 2。圖 2 頻率/HZ本科畢業(yè)設計（論文）說明書44圖 3 樣本數(shù)據(jù)圖 4 頻率/Hz結果表明，高頻成分的光致等離子體相當復雜，并沒有主導頻率成分。然而，有兩個特征頻帶存在，一個是 100500 赫茲（范圍 A）和另一個為 15003500 赫茲（范圍B）。紅外線（IR：1564nm）的排放量從焊接工藝可以間接揭示輻射熱。這種輻射主要來自光致等離子體和熔池。圖 3 是在與圖 2 同一進程的原始時間依賴曲線的紅外光譜測量結果。此圖顯然反映了紅外發(fā)射可分為變動部分和不變的組成部分。據(jù)悉，熔池熱輻射的變化只與熔池的大小和和溫度有關。這也已經(jīng)充分證明，一個穩(wěn)定的過程中，熔池規(guī)模和熔池溫度幾乎不變。因此，F(xiàn)FT 頻譜的 1006000 赫茲帶通濾波器發(fā)射的紅外線，主要是與光致等離子體的熱輻射相關，如圖 4 所示。圖 2 和圖 4 兩個幾乎有相同的頻率分布。然而，它們的強度有很大不同。因為范圍 A 和范圍 B 的紅外輻射強度幾乎相同?？梢缘贸鲞@樣的結論，A 和 B 在波動頻率范圍內(nèi)分別為兩種不同的過程。這一進程中相關范圍 A 具有明顯的熱效應，但這范圍 B 顯示明顯的輻射現(xiàn)象。兩種不同的光致等離子體是通過工件上方的帶有狹窄的過濾器的高頻攝像頭觀察，其波動頻率明顯不同。圖 5 顯示了兩種光致等離子體的幾種典型圖像。本科畢業(yè)設計（論文）說明書45圖 5 光致等離子體圖像圖 5a 同時顯示了兩個光致等離子體，C 區(qū)是氬氣 等離子體形象而 D 區(qū)是光致等離子體通過小孔后的圖像，而在圖 5b 中，只描述了氬氣等離子體的圖像。但是，在圖 5c中，氬氣等離子體完全消失，只有通過小孔后的光致等離子體出現(xiàn)。因此，可以認為，光致等離子體兩個不同部分由鎖孔和天然氣分別屏蔽。比較的結果，光發(fā)射的兩個不同的頻率范圍 A 和 B 顯然是造成這兩種不同的水汽 /等離子體。下面的問題是描述小孔內(nèi)光致等離子體頻譜特性的。光致等離子不斷變化的圖像顯示在圖 6 中，一個典型的波動期是從 1ms 至 5ms，另一個過程是從 5ms 至 8ms。在每個波動期間，焊縫中的光致等離子先發(fā)射出來然后逐漸地消失。焊縫中的光致等離子的頻段在 67HZ500HZ 之間，這也可以從焊接過程滲透時底池的圖像顯示出來。本科畢業(yè)設計（論文）說明書46附件 2外文