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| 編輯推薦： |
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本书阐述了焊接机器人图像传感与处理、机器人焊接自主导引与跟踪、焊接机器人建模与控制、焊接机器人离线仿真等关键技术。这些技术对焊接自动化和智能焊接的实现都是至关重要的。书中的数据、结论都是作者实验所得，对机器人焊接技术和视觉跟踪等的实践都有较大的借鉴意义。
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| 內容簡介： |
《焊接机器人跟踪与仿真技术》有针对性地阐述了焊接机器人图像传感与处理、机器人焊接自主导引与跟踪、焊接机器人建模与控制、焊接机器人离线仿真等关键技术。在介绍基础性知识的同时，对专业性内容进行了适度的阐述解析与探讨，力求为读者展示当前焊接机器人传感与仿真技术，拓展读者的思维方式。
书中嵌入了作者相关研究工作的视频二维码，读者可以用手机扫码观看。
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| 目錄：
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前言
第1章 绪论1
1.1 机器人的定义1
1.2 机器人的发展历程2
1.2.1 机器人的产生与发展2
1.2.2 工业机器人发展现状4
1.3 焊接机器人的分类及发展5
1.4 焊接机器人技术6
1.5 本章小结8
第2章 焊接机器人图像传感与处理9
2.1 引言9
2.2 激光视觉传感器的设计10
2.2.1 激光视觉传感器的结构10
2.2.2 传感器中关键部件的选型10
2.3 焊接硬件系统14
2.4 外围软件系统15
2.5 视觉系统标定16
2.5.1 相机系统标定16
2.5.2 手-眼系统标定17
2.6 电弧区域的提取及作用18
2.7 基于视觉注意模型的激光条纹的提取19
2.7.1 多区域多方向Gabor滤波20
2.7.2 非均匀性度量22
2.7.3 亮度突变性度量23
2.7.4 综合显著图的生成25
2.7.5 基于聚类的干扰数据的去除26
2.8 T形接头腹板上边沿轮廓线的提取28
2.9 斜率突变点的提取29
2.9.1 焊缝轮廓预处理30
2.9.2 斜率计算与平滑31
2.9.3 斜率单调区间的获取31
2.9.4 单调区间斜率跨度的OTSU分割32
2.10 焊缝轮廓局部极值点的提取33
2.11 焊缝轮廓特征点提取算法有效性的验证33
2.12 本章小结35
第3章 机器人焊接自主导引与跟踪37
3.1 引言37
3.2 导引与跟踪系统38
3.3 视觉传感系统39
3.3.1 主动视觉传感器39
3.3.2 被动视觉传感器41
3.4 焊缝跟踪软件系统44
3.5 焊缝跟踪系统自动标定46
3.6 机器人焊缝跟踪图像处理47
3.6.1 被动视觉焊缝图像处理47
3.6.2 主动视觉焊缝图像处理49
3.7 初始焊位导引53
3.7.1 三维点云重建过程54
3.7.2 基于KD树的点云背景减除57
3.7.3 焊接工件分割与拟合59
3.7.4 焊缝与焊接起始点检测60
3.8 焊缝跟踪控制62
3.8.1 实验系统62
3.8.2 精度验证实验63
3.8.3 焊缝跟踪结果64
3.9 本章小结68
第4章 焊接机器人建模与控制69
4.1 引言69
4.2 机器人自动焊接中常见建模方法69
4.3 智能化机器人焊接系统的混杂特性及模型预测控制研究70
4.3.1 智能化机器人焊接过程的混杂特性70
4.3.2 机器人T形接头多层多道自主焊接的HS分析72
4.3.3 焊枪运动特性分析72
4.3.4 机器人多层多道自主焊接过程的自动机描述73
4.3.5 模型预测控制与焊接77
4.3.6 MIQP问题78
4.4 焊枪偏差实时获取79
4.5 焊缝跟踪控制方案80
4.5.1 焊枪纠偏控制方案80
4.5.2 多层多道自主焊接控制流程82
4.6 无弧跟踪轨迹为参考输入的MPC83
4.6.1 预测模型83
4.6.2 基于带约束遗传算法的MPC滚动优化设计87
4.6.3 TTWARIMPC的反馈校正90
4.6.4 MPC的离线仿真91
4.6.5 TTWARIMPC焊接试验92
4.7 优化时域参考轨迹均等的MPC95
4.8 基于增量式PID的焊缝跟踪控制97
4.9 焊接机器人信息优化控制99
4.10 焊接柔性系统建模条件100
4.10.1 系统分析100
4.10.2 焊接柔性制造系统建模方法100
4.11 焊接机器人柔性制造系统信息建模101
4.11.1 焊接机器人系统信息流特点101
4.11.2 单机器人焊接制造柔性系统建模101
4.11.3 多机器人焊接柔性制造系统建模103
4.12 焊接柔性制造系统模型结构约简104
4.13 焊接机器人柔性制造系统PN模型仿真105
4.13.1 单次仿真105
4.13.2 多次仿真105
4.14 机器人焊接柔性制造系统控制实验107
4.14.1 引言107
4.14.2 实验平台107
4.15 本章小结108
第5章 焊接机器人离线仿真110
5.1 引言110
5.2 离线编程仿真技术现状111
5.3 基于虚拟样机的焊接机器人仿真112
5.3.1 焊接机器人的参数建模112
5.3.2 焊接机器人模型的建立113
5.3.3 虚拟样机仿真前处理115
5.3.4 焊接机器人轨迹规划118
5.3.5 焊接机器人轨迹仿真122
5.3.6 仿真结果数据处理与分析125
5.4 本章小结126
参考文献128
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| 內容試閱：
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焊接作为一种将材料永久性连接的技术，是制造业的基础，在我国制造业现代化中发挥着不可替代的作用，是国家工业现代化技术水平的直接体现。很多产品，从大型船舰到超轻微电子元件，以及汽车、火车、飞机等交通工具，在生产中都不同程度地依赖焊接技术。焊接已经渗透到制造业的各个领域，直接影响产品的质量、可靠性和寿命以及生产成本、效率和市场反应速度。因此开展焊接机器人技术与方法的研究，探讨焊接机器人技术，对于推动我国制造业发展具有重要意义。
本书内容一直作为材料成形及控制工程专业焊接方向本科生、研究生等的学习资料。结合当前相关专业培养大纲中“宽基础、高素质、具有创新精神和创造能力”的要求，在介绍基础性知识的同时，对专业性内容进行了适度的阐述、解析与探讨，力求为读者展示当前焊接机器人传感与仿真技术，拓展读者的思维方式。
全书共五章，第1章绪论，第2章介绍焊接机器人图像传感与处理，第3章介绍机器人焊接自主导引与跟踪，第4章介绍焊接机器人建模与控制，第5章介绍焊接机器人离线仿真。书中嵌入了相关研究的视频二维码，读者可以用手机扫二维码观看。
本书第1章、第5章以及第4章的49～414节等部分由南昌大学马国红博士编写；第3章由上海交通大学许燕玲博士编写；第2章与第4章（除49～414节）由南昌大学何银水博士编写。硕士生李健、俞小康、刘俊才等参与了录入工作；丁献云女士参与了部分图表的整理工作。
本书得到了国家自然科学基金（No51665037）的资助；其中部分内容的研究得到了国家自然科学基金（No61165008）、上海市自然科学基金（No18ZR1421500）、南昌大学江西省轻质高强结构材料重点实验室开放基金（No20171BCD40003）、南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室开放基金NoEW201980090等资助；在编写过程中参阅和引用了国内外同行们的学术论文、专著，作者在此对相关作者表示深深的感谢；同时本书的出版还要感谢机械工业出版社的大力支持。
由于作者水平有限，书中难免存在不足和错误之处，恳请读者给予批评指正。
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