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航空发动机叶片具有结构复杂且不规则、厚度薄且横截面变化、磨损部位尺寸大小不一等特点。在利用机器人焊接修复磨损叶片的离线编程系统中,待修复叶片的精确标定技术是难点之一。目前工件标定方法主要有示教法和基于视觉传感器的标定方法,本文主要研究了基于视觉技术的叶片工件标定方法。
本文在传统的摄像机标定方法上进行了改进,设计了基于机器人运动的多帧图像相机标定方案,以平面圆形标志标靶构造了虚拟的立体标靶从而实现了相机的高精度标定。并对标靶的图像处理技术进行了研究,设计了可快速提取圆形标志特征点像素坐标的图像处理程序。
本文以单CCD相机建立了基于双目视觉理论的三维测量系统,通过机器人携带CCD相机运动,实现了场景点三维坐标的测量。测量分析的结果显示误差可以控制在0.1mm以下。
根据飞机叶片工件标定的任务,本文设计了利用叶片本体特征点和辅助标记片圆心特征点来完成标定的两套方案。首先以用双目视觉系统获得特征点坐标,再在Solidworks软件中二次开发得到相应特征点的坐标,最后完成了叶片工作位置的标定。
在标定叶片模型后,按照焊接工艺的要求规划了修复时焊枪的路径及姿态。根据位姿数据在Robotstudio中仿真编程,最后控制ABB机器人携带焊枪在叶片待修复表面运行控制程序。实验结果表明,采用本文提出的方法可以在保证机器人定位精度的前提下实现机器人对叶片的连续轨迹焊接修复工作。
这些方法和关键技术的研究对发动机叶片焊接机器人修复系统离线编程技术领域具有一定的实际应用价值。