基于OpenCV的焊缝图像处理研究
发布时间：2021-02-02 10:28
随着社会经济的不断发展,汽车、机械、航空等现代工业制造领域也得到了高速的发展。焊接是工业制造工艺中非常重要的一个部分,而焊接技术也是国家机械制造和科技发展程度的标志之一。为了提高生产率和生产质量,焊接机器人开始代替人工焊接。但此时的焊接机器人大多是示教再现型机器人,其对焊接环境要求比较高。在焊接过程中,工件受热会发生形变,由于示教再现机器人只是按照既定的焊接轨迹进行焊接,无法精确识别形变后的焊缝位置,从而造成焊接质量问题。为了克服该缺陷,焊缝识别跟踪系统应运而生,它可以实时的识别跟踪焊缝,进而指导机器人在精确的轨迹上进行移动,实现智能焊接。本文参考了国内外焊接机器人焊缝识别的研究现状和相关技术,针对宽度和深度都在1cm以内的单面焊接窄V型破口焊缝,设计了一套基于OpenCV软件的焊缝识别系统。本系统包含一个一字线激光器和一个CMOS摄像机,采用直射激光三角法。CMOS摄像机实时采集图像,传输到上位机。通过上位机中OpenCV算法处理,获取焊缝的特征点,再通过前后两幅图片中特征点位置信息计算出焊缝在垂直和水平两个方向上的位移,进而指导焊接机器人进行精确焊接,实现智能化。本系统的核心部分为...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Scansonic公司产品Fig.1-1Scansonicproducts
图 1-2 Servo-robot 公司产品Fig.1-2 Servo-robot products机公司推出的一款基于视觉激光焊缝跟踪的自动化程度，能够自动搜索焊缝的起始接、对接等多种形状的焊缝都适用。其精度为±0.4mm。日本在焊缝跟踪系统研究方面也很知名，结构光采用的是激光，拍摄图像的相机采紧凑，占据空间小，工作性能比较稳定，效焊缝识别跟踪系统的研究方面，与国外相相对较晚[4]。但是近些年来，随着我国在经奋起直追，许多学者和相关的研究机构开研发的步伐，并取得了很大的成就。但是验阶段，在实际的工业应用中，使用效果
图 1-3 焊缝识别传感器分类Fig.1-3 Weld identification sensor classification光学式传感器又分为被动视觉式和主动视觉式[9]。两种方式的共同，通过相机获取焊缝图像并进行图像处理获取焊缝特征点，再通过图像征点的位置计算出空间中焊缝的准确位置。其不同点是，被动视觉式传使用自然光或者电弧光作为光源，而电弧光会对图像的采集产生影响，产生较大误差，目前应用较少。主动视觉式传感器，使用激光器作为光源，由于激光单色性好、方向、相干性好及亮度高等特点，克服了焊接过程中强弧光、烟雾以及飞溅扰因素的影响。当激光器以一定角度入射到焊缝上时，激光的形状与焊形状一致，更有利于图像的采集。通过对图像的处理可以得出焊缝的深宽度信息，信息量大，精确度高。主动视觉式传感器是当今研究程度、应用最广泛的视觉传感器。1.4 主要研究内容本论文研究了基于视觉的激光焊缝识别系统，该系统以激光作为辅助
【参考文献】：
期刊论文
[1]光学三角法测头的精度优化技术研究[J]. 王莉平,吕来鹏,张洋,马艺航,范弥纶. 航空精密制造技术. 2017(04)
[2]工业机器人的发展现状、趋势及应用[J]. 宫文秀,李伦操,周胜民,吴祥生. 中国新通信. 2017(04)
[3]基于结构光视觉传感器的弧焊机器人视觉检测方法及试验结果分析[J]. 莫毅. 热加工工艺. 2017(01)
[4]基于视觉传感的焊缝跟踪系统研究现状[J]. 郭志鹏,于治水,张培磊,王曼,陈磊. 轻工机械. 2016(05)
[5]灰度梯度映射函数改进的Otsu阈值法[J]. 张弘,郑培甜. 计算机工程与应用. 2017(12)
[6]改进的Roberts图像边缘检测算法[J]. 王方超,张旻,宫丽美. 探测与控制学报. 2016(02)
[7]基于灰度直方图反向投影的织物疵点图像分割[J]. 孙国栋,林松,艾成汉,赵大兴. 制造业自动化. 2016(04)
[8]复杂背景下的最大熵阈值红外目标分割算法[J]. 温凯峰,叶仕通,万智萍. 激光与红外. 2016(01)
[9]基于拉普拉斯算子的三角网格模型的平滑与压缩算法[J]. 王卉,黄玉清. 计算机系统应用. 2015(12)
[10]基于像素点灰度差的Harris角点检测算法[J]. 王民,周兆镇,李昌华,卫铭斐,毛力. 计算机工程. 2015(06)
硕士论文
[1]基于VBAI的机器人视觉焊缝坡口测量系统研制[D]. 孙熙隆.哈尔滨理工大学 2017
本文编号：3014543
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Scansonic公司产品Fig.1-1Scansonicproducts
图 1-2 Servo-robot 公司产品Fig.1-2 Servo-robot products机公司推出的一款基于视觉激光焊缝跟踪的自动化程度，能够自动搜索焊缝的起始接、对接等多种形状的焊缝都适用。其精度为±0.4mm。日本在焊缝跟踪系统研究方面也很知名，结构光采用的是激光，拍摄图像的相机采紧凑，占据空间小，工作性能比较稳定，效焊缝识别跟踪系统的研究方面，与国外相相对较晚[4]。但是近些年来，随着我国在经奋起直追，许多学者和相关的研究机构开研发的步伐，并取得了很大的成就。但是验阶段，在实际的工业应用中，使用效果
图 1-3 焊缝识别传感器分类Fig.1-3 Weld identification sensor classification光学式传感器又分为被动视觉式和主动视觉式[9]。两种方式的共同，通过相机获取焊缝图像并进行图像处理获取焊缝特征点，再通过图像征点的位置计算出空间中焊缝的准确位置。其不同点是，被动视觉式传使用自然光或者电弧光作为光源，而电弧光会对图像的采集产生影响，产生较大误差，目前应用较少。主动视觉式传感器，使用激光器作为光源，由于激光单色性好、方向、相干性好及亮度高等特点，克服了焊接过程中强弧光、烟雾以及飞溅扰因素的影响。当激光器以一定角度入射到焊缝上时，激光的形状与焊形状一致，更有利于图像的采集。通过对图像的处理可以得出焊缝的深宽度信息，信息量大，精确度高。主动视觉式传感器是当今研究程度、应用最广泛的视觉传感器。1.4 主要研究内容本论文研究了基于视觉的激光焊缝识别系统，该系统以激光作为辅助
【参考文献】：
期刊论文
[1]光学三角法测头的精度优化技术研究[J]. 王莉平,吕来鹏,张洋,马艺航,范弥纶. 航空精密制造技术. 2017(04)
[2]工业机器人的发展现状、趋势及应用[J]. 宫文秀,李伦操,周胜民,吴祥生. 中国新通信. 2017(04)
[3]基于结构光视觉传感器的弧焊机器人视觉检测方法及试验结果分析[J]. 莫毅. 热加工工艺. 2017(01)
[4]基于视觉传感的焊缝跟踪系统研究现状[J]. 郭志鹏,于治水,张培磊,王曼,陈磊. 轻工机械. 2016(05)
[5]灰度梯度映射函数改进的Otsu阈值法[J]. 张弘,郑培甜. 计算机工程与应用. 2017(12)
[6]改进的Roberts图像边缘检测算法[J]. 王方超,张旻,宫丽美. 探测与控制学报. 2016(02)
[7]基于灰度直方图反向投影的织物疵点图像分割[J]. 孙国栋,林松,艾成汉,赵大兴. 制造业自动化. 2016(04)
[8]复杂背景下的最大熵阈值红外目标分割算法[J]. 温凯峰,叶仕通,万智萍. 激光与红外. 2016(01)
[9]基于拉普拉斯算子的三角网格模型的平滑与压缩算法[J]. 王卉,黄玉清. 计算机系统应用. 2015(12)
[10]基于像素点灰度差的Harris角点检测算法[J]. 王民,周兆镇,李昌华,卫铭斐,毛力. 计算机工程. 2015(06)
硕士论文
[1]基于VBAI的机器人视觉焊缝坡口测量系统研制[D]. 孙熙隆.哈尔滨理工大学 2017
本文编号：3014543
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3014543.html
