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信息检索参考剖析
2013—2014学年度第一学期
信息检索与利用专题检索报告
课题:
焊缝跟踪系统的研究
学院机电工程学院
专业机械类创新实验班
班级2011级机械类创新班
学号3111010612
姓名黎奕辉
指导教师林豪慧
2013年11月8日
一、课题名称:
焊缝跟踪系统的研究
二、课题分析
1、课题内容特征描述
随着机械、电力和材料等行业的发展,焊接技术己成为一种非常重要的金属热加工技术。
现代化生产对焊接技术提出了进一步提高效率,优化质量,改善劳动条件等要求,焊接自动化就是焊接工作者顺应这种要求的具体体现。
工业发达国家,如美国、日本、德国的焊接自动化、机械化程度已达60%~70%,而我国仅为20%~30%。
因此,发展和应用新型焊接自动化技术对我国国民经济将起到巨大的作用,而焊缝自动跟踪系统正是焊接自动化研究的一个重要方面。
由于各种因素的影响,实际的焊接条件经常发生变化。
例如,由于强烈的弧光辐射、高温、烟尘、飞溅、坡口状况、加工误差、装夹精度、表面状态和工件热变形等影响会使焊炬偏离焊缝,从而造成焊接质量下降甚至失败。
焊接条件的这种变化要求弧焊机器人能够实时检测出焊缝偏差,并调整焊接路径和焊接参数,保证焊接质量的可靠性。
人们为了使得机器人在焊接过程中能实时地检测出焊缝的实际位置,开始了焊缝自动跟踪技术的研究。
焊缝跟踪是焊接自动化领域的重要研究课题,系统的实现可以大大提高焊接的生产效率和质量,这对于提高我国的制造业水平有重大的意义。
2、检索词描述
(1)焊缝、焊接、焊接缝隙、weldingseam、weldedjoint、weldingline
(2)跟踪、追踪、识别、Tracking、Track
三、检索策略
1、万方:
(1)检索式:
题名或关键词:
(焊缝)+题名或关键词:
(焊接)+题名或关键词:
(焊接缝隙)*题名或关键词:
(跟踪)*Date:
-2013
(2)检索结果数量:
1254
(3)截图:
2、维普:
(1)检索式:
题名或关键词=焊缝或题名或关键词=焊接或题名或关键词=焊接缝隙与题名或关键词=跟踪与专业=经济管理+图书情报+教育科学+自然科学+农业科学+医药卫生+工程技术+社会科学与范围=全部期刊
(2)检索结果数量:
822
(3)截图:
3、知网
(1)检索式:
题名=焊缝 或者 题名=焊接 并且 题名=跟踪 或者 题名=追踪(模糊匹配)
(2)检索结果数量:
683
(3)截图:
4、读秀
(1)检索式:
焊缝跟踪
(2)检索结果数量:
7108
(3)截图:
5、中国知识产权网
(1)检索式:
名称=(焊缝or焊接and跟踪)
(2)检索结果数量:
1639
(3)截图:
6、Springer
(1)检索式:
"weldingseam"or"weldingline"or"weldedjoint"and"tracking"
(2)检索结果数量:
605
(3)截图:
7、IEEE
(1)检索式:
((((weldingseam)ORweldedjoint)ORweldingline)ANDTracking)
(2)检索结果数量:
8091
(3)截图:
四、检索结果
1、万方(学位论文):
【题名】焊缝跟踪系统的研究
【作者】程岩
【学位类型】硕士
【授予单位】长春工业大学,
【导师】付虹
【年份】2006.
【摘要】在金属制造业中,焊接是仅次于装配和机械加工的第三大产业。
然而,目前90%的焊接工作都是手工完成的。
焊接过程中存在着强烈的热、烟尘和弧光,工作环境非常恶劣,对工人的体能消耗很大。
据统计,工人实际焊接的时间不足其工作时间的30%,因而效率很低。
另外,手工作业导致焊接质量差,许多工艺需要进行二次加工。
因此,为了提高焊接质量,提高生产率,节省人力,国内外焊接工作者一直在不断地采取各种方法进行研究,以实现焊接过程的自动化。
实现焊接过程的自动化关键是研制一套高效率的焊缝跟踪系统。
所谓焊缝跟踪系统,就是焊枪沿焊缝自动导向,使电弧中心实时的自动瞄准焊缝中心,也称为自动对中,是实现电弧焊接自动化的重要环节。
焊缝跟踪系统由三部分组成:
传感器、控制系统、执行机构。
焊缝跟踪系统中传感器是最重要的组成部分,目前国内外对焊缝跟踪系统的研究也都是基于传感器的选择方面。
主要包括:
电子式传感器、光学式传感器、电弧式传感器和电磁感应式传感器。
本文概述了焊缝跟踪系统的发展状况和趋势,从生产实际对焊缝跟踪系统的技术要求出发,详细分析和比较了几种典型焊接用传感器的基本功能和特点,并对焊缝跟踪系统设计中需解决的关键性问题进行了研究。
在这些工作基础之上,最终选择了以CCD传感器作为焊缝跟踪系统的检测元件,结合合理的软硬件配置,设计了一套CCD传感器微机控制焊缝识别与跟踪系统。
论文的主要工作有:
CCD传感器焊缝跟踪系统硬件平台的分析和设计、CCD传感器光路的分析和设计,焊缝图像处理及焊缝中心位置的定位。
结尾部分,进行了焊缝跟踪实验。
实验数据基本符合要求,比较圆满地达到了本课题的预期目标。
【关键词】高压水环境焊接;旋转电弧传感器;高压电弧;焊缝跟踪;
熔滴过渡模型;焊接信息
2、万方(期刊论文):
【题名】基于结构光焊缝跟踪系统的研究
【作者】岳宏,孙立新,李慨等
【作者单位】哈尔滨工业大学;河北工业大学,机器人研究所,天津,300130
【出处】河北工业大学学报,JOURNALOFHEBEIUNIVERSITYOFTECHNOLOGY1999,28(4)
【ISSN】1007-2373
【页码】21-24
【摘要】焊缝自动跟踪对提高焊接过程的自动化程度是非常重要的,本文采用结构光视觉的方法对焊缝进行检测和跟踪,研制了一套焊缝自动跟踪系统.在图象处理方面采用"LOG滤波"和"图象分割滤波"等有效的方法,经实验证明,实际焊接时的跟踪误差小于0.5mm,能够满足一般焊接的要求.
【关键词】自动跟踪;图象处理;结构光;焊接;传感器
3、维普(期刊论文)
【题名】结构光焊缝跟踪传感器设计的关键问题
【作者】王含宇、韩冲、 张碧超
【出处】《电焊机》 2013年第8期
【摘要】通过对激光器和相机的安装角度的正交实验,验证了激光器和相机的角度变化对传感器成像结果的影响,得出激光器和相机之间角度的最佳结果,并设计了传感器机械结构。
焊接的前道工序——坡口制备对跟踪中图像效果的影响较大,应对坡口采取机械打磨、化学喷涂等方法处理。
通过卡尔曼滤波器跟踪中得到的最优估计与焊缝位置的偏差进行跟踪,增加跟踪系统的抗干扰能力。
还提出了对焊缝组对间隙精确测量的图像处理方法。
【关键词】结构光;焊缝跟踪;卡尔曼滤波器
4、知网(会议论文)
【题名】接触式光电传感焊缝跟踪技术的研究
【作者】 董德祥; 亢稚禄;
【机构】 哈尔滨焊接研究所;
【摘要】 本人根据光电传感原理设计了一种新型的机械探头接触式焊缝跟踪系统。
该系统由传感器、控制电路、执行机构等部分组成,具有两维跟踪功能。
试验结果表明:
它抗干扰能力强、跟踪精度高、经济效益显著。
已成功地在许多国内厂家获得了广泛的推广应用,效果良好。
【关键词】 接触式跟踪器; 光电传感; 控制系统;
【会议录名称】 第九次全国焊接会议论文集(第2册)
【会议名称】第九次全国焊接会议
【会议时间】1999-09
【会议地点】中国黑龙江
【分类号】TG441.7
【主办单位】中国机械工程学会焊接学会
5、知网(期刊论文)
【题名】焊接机器人焊缝自动跟踪系统
【作者】 曹丽婷; 田景文; 聂雪媛;
【出处】微计算机信息 发表时间:
2006-03-10
【机构】 北京联合大学; 北京联合大学100101北京中国科技大学研究生院100039; 100101;
【摘要】 本文提出了一种焊接机器人焊缝自动跟踪系统用以实现焊枪对焊缝的实时自动跟踪。
系统中应用激光焊缝传感器测量焊缝的位置,并采用Fuzzy-P双模分段控制进行焊缝的纠偏。
DSP作为系统的核心控制器产生控制信号,驱动焊枪横向步进电机和纵向步进电机动作,调整焊枪实时跟踪焊缝。
实验证明,基于双模控制的焊缝自动跟踪系统可以实现焊接机器人焊枪对焊缝的实时自动跟踪。
该系统完全满足实际焊接工程的需要。
【关键词】焊接机器人;焊缝跟踪;模糊-比例双模控制;数字信号处理器;激光焊缝传感器
6、读秀(图书)
【书名】智能化焊接机器人技术
【作者】陈善本,林涛等编著
【出版发行】北京市:
机械工业出版社,2006.01
【ISBN号】7-111-18022-4
【主题词】焊接机器人(学科:
技术)焊接机器人
【中图法分类号】TP242.2(工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>机器人技术>机器人>工业机器人)
【内容提要】机械工业出版社出版基金资助项目:
本书介绍与智能化焊接机器人关键技术研究进展的相关内容,涉及焊接机器人视觉传感的焊接环境、初始焊接位置识别与自主导引等内容。
7、中国知识产权网(专利)
【书名】一种激光焊接焊缝跟踪实现装置
【申请号】CN200920015701.7【申请日】2009.07.22
【公开(公告)号】CN201514565U【公开(公告)日】2010.06.23
【分类号】
G05B19/19(2006.01)I; B23K26/24(2006.01)I; G01B11/00(2006.01)I
【申请(专利权)人】中国科学院沈阳自动化研究所;
【发明(设计)人】姜春英; 邹媛媛; 柳连柱; 吴强; 郭奇; 康永军;
【优先权】
【摘要】本实用新型涉及一种激光焊接焊缝跟踪实现装置,包括:
图像采集及处理单元,采集激光焊接焊缝特征的图像数据,对该图像数据进行处理并输出焊缝位置信息;运动控制单元,接收上述焊缝位置信息进行分析处理,向运动轴执行机构发送运动控制指令;上层参数设置和控制单元,设置图像采集和处理参数、运动控制参数,分别与图像采集及处理单元、运动控制单元进行通讯连接。
本实用新型可以适应多种焊缝类型和工艺,具有通用性好、灵活性强和独立性高以及精度高、定位准、适应性强等优点。
8、Springer
【题名】SeamTrackingandDynamicProcessControlforHighPrecisionArcWelding(关于高精度电弧焊的焊缝跟踪及动态监控过程的研究)
【作者】HuabinChen, TaoLin, ShanbenChen
【出处】RoboticWelding,IntelligenceandAutomation
LectureNotesinElectricalEngineering Volume88, 2011, pp193-201
【摘要】Alocalintelligentweldingrobotsystemwithlow-costvisionsensorwasdeveloped.(这是一个关于运用低成本视觉传感器的智能焊接机器人的研究)Especially,adaptivecontrolforthecorrectionofweldingpathdeviation,weldingcurrentandwirefeedingvelocityinrealtimewereconstructed.Fortheseam-trackingmodule,animprovedadaptivethresholdsegmentationalgorithmwasappliedtodetecttheweldingcurve.Theresultsshowthatdirectimagingwithadvancedimageprocessingalgorithmcanprovidepreciseandrobustinformationoftheweldgroove.Atthesametime,anonlinearself-correctedcontrollerwasconstructed.Inputparametersincludinggeometricparametersoftheweldpoolwerecapturedfromdynamicimageacquiredbyvisualsensingsystem.Inordertokeepasoundweldappearance,thevariationoftheweldgapcompensatoryfeed-backmodulewasaddedintothecontrolsystem.Thislocalintelligentweldingrobotsystemwasverifiedonthefaceflangeofaluminumalloy.
9、IEEE
【题名】VisiontrackingsystemfornarrowbuttseamswithCO2gasshieldedarcwelding(关于CO2保护下电弧焊焊缝跟踪系统的研究)
【作者】DeXu Inst.ofAutom.,Beijing,China ZhiguoYan ; ZaojunFang ; MinTan
【出处】Automation,RoboticsandApplications(ICARA),20115thInternationalConferenceon
【摘要】Animage-basedvisualsystemisproposedfornarrowbutt welding seam tracking incontainermanufacturing.(这个基于图像处理的焊缝跟踪视觉系统是专门应用于集装箱制造业的)Asmartcameraisusedasthesensortomeasurethe welding seam.Thefeatureextractionalgorithmisdesignedbasedonthesmartcamera,whichisusedtocomputetheerrorbetweenthe welding torchandthe welding seam.Thereferencefeatureisdeterminedwithmanyframesofimagesbasedontheirstatisticalproperty.Thecurrentestimatedfeatureischeckedbasedonthereferencefeature.Theabnormalfeaturescausedbystrongnoisessuchas welding arclight,splashesandfogarerejected.Thenormalfeaturesareusedfor welding seam tracking.Acompactvisionsystemfor tracking seamsispresented,whichemploysaprogrammablecontrollertocontrolasteppermotortoeliminatetheerrordetectedbythesmartcamera.Experimentsarewellconductedtoverifytheeffectivenessoftheproposedsystemandmethod.
【关键词】fatureextraction,containermanufacturing,shielded arc welding,imagefeaturestatistics,image-basedvisualcontrol,programmablecontroller,seam tracking,smartcamera,system
10、文献原文(第一页)
焊接机器人焊缝自动跟踪系统——AutomaticSeamTrackingSystemofWeldingRobot
北京联合大学;2.北京中国科技大学研究生院)曹丽婷1,2田景文1聂雪媛1Cao,LitingTian,JingwenNie,Xueyuan
摘要:
本文提出了一种焊接机器人焊缝自动跟踪系统用以实现焊枪对焊缝的实时自动跟踪。
系统中应用激光焊缝传感器测
量焊缝的位置,并采用Fuzzy-P双模分段控制进行焊缝的纠偏。
DSP作为系统的核心控制器产生控制信号,驱动焊枪横向步
进电机和纵向步进电机动作,调整焊枪实时跟踪焊缝。
实验证明,基于双模控制的焊缝自动跟踪系统可以实现焊接机器人
焊枪对焊缝的实时自动跟踪。
该系统完全满足实际焊接工程的需要。
关键词:
焊接机器人,焊缝跟踪,模糊-比例双模控制,数字信号处理器,激光焊缝传感器
中国分类号:
TP39文献标识码:
A
Abstract:
Anautomaticseamtrackingsystemofweldingrobotispresented.inthispaper,whichcanuseedforrealizereal-timeautomaticseamtrackingoftheweldingtorchtotheseam.Anewkindoflaserseamsensorisusedinthissystemtomeasurethepositionoftheseam.,andtheFuzzy-Pdouble-modecontrolisadoptedtorectifydeviationoftheseam.DSPisusedasthecentralcontrollertoproducecontrolsignalswhichdrivethehorizontalandverticalstepmotorsoftheweldingtorchinordertorealizereal-time
automaticseamtrackingoftheweldingtorch.Theresultsofexperimentsprovethattheautomaticseamtrackingsystembasedon
double-modecontrolcanrealizereal-timeautomaticseamtrackingoftheweldingtorchofweldingrobottotheseam.Thesystem
cansatisfytherequirementoftheweldingengineeringapplication,
Keywords:
WeldingRobot,SeamTracking,Fuzzy-PDouble-modeControl,DSP,laserseamsensor
1引言
焊接机器人可以提高效率、优化质量、改善劳动条件,因而发展和应用焊接机器人对我国国民经济起到巨大的作用。
目前的焊接机器人大多为可编程的示教再现机器人,这种机器人可以在其工作空间内精确地完成示教的操作。
在焊接机器人施焊的过程中,如果焊接条件基本稳定,则机器人能够保证焊接质量。
但是,由于各种因素的影响,实际的焊接条件经常发生变化。
例如:
由于强烈的弧光辐射、高温、烟尘、飞溅、坡口状况、加工误差、夹具装夹精度、表面状态、和工件热变形等影响会使焊枪偏离焊缝,从而造成焊接
质量下降甚至失败。
因此,焊接条件的这种变化要求焊接机器人能够实时检测出焊缝的偏差,并调整焊接路径和焊接参数,保证焊接质量的可靠性。
焊缝跟踪是焊接自动化领域的重要研究课题。
本文提出了一种基于双模分段控制的焊接机器人焊缝自动跟踪系统。
系统中应用新一代激光焊缝传感器测量焊缝的位置,并采用Fuzzy-P双模分段控制进行焊缝的纠偏。
在大偏差时采用比例(P)控制;而小偏差时采用模糊(Fuzzy)控制。
系统中采用DSP作为核心控制器产生控制信号,驱动焊枪横向步进电机和纵向步进电机动作,实现焊接机器人焊枪对焊缝的实时自动跟踪。
2焊缝自动跟踪系统的硬件组成
焊缝自动跟踪系统的硬件组成如图1所示,系统由非接触式激光焊缝传感器、摆动扫描装置、焊枪三维调节装置、DSP控制系统等部分组成。
本系统采用扫描式激光传感焊缝跟踪方法,即将激光焊缝传感器安装在焊枪前部观察焊缝,由摆动扫描装置带动激光焊缝传感器在焊缝上方横向扫描,检测出传感器和焊缝间的横向距离和纵向距离,该距离就是焊枪对焊缝的偏差。
DSP控制系统接受焊枪对焊缝的偏差信号,并采用Fuzzy-P双模分段控制进行焊缝的纠偏,产生控制信号。
该控制信号送入焊枪三维调节装置,驱动焊枪横向步进电机和纵向步进电机动作,实现焊接机器人焊枪对焊缝的实时自动跟踪。
五、文献阅读及综述
前言
在汽车制造、轮船制造的过程中,焊接是一道必不可少的工序。
在焊接过程中,由于工件会受到自身的加工误差、热变形等因素的影响,焊枪经常会偏离焊缝中心,影响焊接质量,为保证焊接的可靠性.必须对焊缝的位置进行实时检测,使焊枪始终对准焊缝中心,即焊缝实时跟踪。
焊缝跟踪是焊接自动化领域的重要研究课题,系统的实现可以大大提高焊接的生产效率和质量,这对于提高我国的制造业水平有重大的意义。
同时,焊接技术的自动化、柔性化与智能化是未来焊接技术发展的必然趋势。
文献总结
对于焊缝跟踪不同的研究方向,所取得的成果也不同。
下面就本次文献检索所得文献进行一些归纳如下:
1、文献一《基于结构光焊缝跟踪系统的研究》主要采用结构光视觉的方法对焊缝进行检测和跟踪,研制了一套焊缝自动跟踪系统.在图象处理方面采用“LOG滤波”和“图象分割滤波”等有效的方法对获取的焊缝图像进行处理。
其采用结构光的焊缝检测方法叫其他方法有一下有点:
(1)结构光检测方法是一种光学传感方法。
光学传感方法较其他检测方法,如机械式、电弧传感式、声学式、电磁式等,不仅能检测出焊缝的中心位置,还能获得焊缝的形状和尺寸等特征参数,并且是无接触的。
(2)结构光视觉检测方法的抗干扰能力较强,能检测出焊缝的截面形状
2、文献二《结构光焊缝跟踪传感器设计的关键问题 》与文献一同时研究结构光的焊缝跟踪系统,但是两者的具体研究方法却大有不同,主要表现在:
图像获取及滤波的处理方法上,取得了一下成果:
(1)得出了设计制造结构光焊缝跟踪传感器的几个关键问题的研究结果。
(2)实验了激光器和相机的角度变化对传感器成像结果的影响,得出了激光器和相机之间角度的最佳结果。
(3)通过卡尔曼滤波器跟踪得到
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