基于PSD的薄板平面对接焊缝跟踪系统开发
发布时间：2021-04-29 22:05
针对目前薄板焊接自动跟踪系统存在的焊板反光、对光学聚焦系统要求高和计算量大等问题,结合PSD传感器对光斑敏感、鲁棒性强等特性,设计了基于PSD的薄板平面对接焊缝跟踪系统,并对PSD畸变校正、焊缝角点提取和焊缝轨迹分段拟合算法进行了研究。研究内容有以下几个方面:（1）采用了基于PSD的激光扫描式方案,建立了光路模型,并选取关键器件,通过调整PSD的放置角度提高其光敏面利用率,对实际采集数据分析,优化为暗场光路模型,对各器件的位置布局进行合理的安排。（2）针对PSD传感器本身存在的非线性畸变,建立了改进的双三次插值模型,效果明显;根据PSD的输出位移与时间曲线的特点,提出了提取焊缝角点信息的算法,找到曲线突增的始末点,实现对角点的实时获取。（3）提出一种焊缝轨迹实时分段拟合算法。首先判断分段点的位置,再运用最小二乘多项式拟合轨迹;同时提出了判断最佳多项式拟合阶数的方法,结合拟合效果与拟合优度,选择最佳多项式阶数。（4）基于焊缝跟踪实验平台,运用本文提出的算法,对两种综合焊缝进行采集并拟合。结果表明,轨迹交点的拟合值与测量值的距离均小于0.5mm;且与直线轨迹相比,斜线和曲线轨迹的角点集与人...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 传感器的选择
1.2.1 传感技术研究现状
1.2.2 光学传感器的选择
1.3 薄板焊缝跟踪技术发展现状
1.4 本文主要研究内容
第2章 焊缝跟踪系统总体设计
2.1 焊缝跟踪系统的结构及光路设计
2.1.1 结构设计
2.1.2 光路设计
2.2 系统硬件选型
2.2.1 PSD传感器
2.2.2 激光器
2.2.3 振镜
2.2.4 镜头与滤光片
2.3 系统优化
2.3.1 PSD传感器的放置及参数确定
2.3.2 光路优化设计
2.4 本章小结
第3章 焊缝信息的特征提取算法研究
3.1 PSD畸变优化算法
3.1.1 基于PSD非线性特性的改进的双三次插值算法
3.1.2 PSD畸变算法实验
3.2 焊缝角点的提取算法
3.3 本章小结
第4章 焊缝轨迹实时分段拟合算法研究
4.1 焊缝轨迹分段算法
4.2 焊缝轨迹拟合算法
4.2.1 最小二乘法
4.2.2 多项式拟合阶数的确定
4.3 本章小结
第5章 实验及结果分析
5.1 焊缝跟踪实验平台的搭建
5.2 实验与结果分析
5.2.1 实验
5.2.2 结果分析
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于奇异值分解和双三次插值的图像缩放算法改进[J]. 岳鑫,肖晨. 西安邮电大学学报. 2018(04)
[2]基于拟合优度检验的灵巧噪声干扰识别[J]. 连振,白渭雄,付孝龙. 测控技术. 2017(10)
[3]浅谈船舶薄板焊接变形问题与控制对策[J]. 孙云. 现代制造技术与装备. 2017(04)
[4]室内高速激光三角测距技术的设计与实现[J]. 王晨宇,黄涛. 激光技术. 2017(06)
[5]薄板焊接的特殊问题的研究趋势探究[J]. 范灵利,刘恒. 科技创新导报. 2017(04)
[6]利用拟合优度检验的NPLSC-DSSS信号伪码盲估计[J]. 赵知劲,强芳芳,李淼,沈雷,王海泉. 电子与信息学报. 2017(03)
[7]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)
[8]薄板焊接变形控制问题探究[J]. 李忠明,欧文连. 工业技术创新. 2016(04)
[9]基于位置敏感器件的高精度激光位置检测系统[J]. 程智,董登峰,周维虎,刘鑫. 激光与光电子学进展. 2016(08)
[10]中国制造业发展与“中国制造2025”规划[J]. 郭朝先,王宏霞. 经济研究参考. 2015(31)
硕士论文
[1]移动焊接机器人的轨迹规划与跟踪控制[D]. 孙双双.南京理工大学 2017
[2]基于BP神经网络的PSD非线性校正算法研究[D]. 华雨.南京理工大学 2017
[3]基于机器视觉的彩钢板缺陷检测和智能分类研究[D]. 孙创开.天津科技大学 2016
[4]基于旋转电弧TIG焊的薄板焊缝跟踪系统研究[D]. 刘云龙.南昌大学 2013
[5]基于结构光视觉传感的GMAW快速成形焊道形貌检测及控制[D]. 李永哲.哈尔滨工业大学 2012
[6]基于视觉传感的焊缝自动跟踪系统研究[D]. 盛仲曦.上海交通大学 2009
本文编号：3168255
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 传感器的选择
1.2.1 传感技术研究现状
1.2.2 光学传感器的选择
1.3 薄板焊缝跟踪技术发展现状
1.4 本文主要研究内容
第2章 焊缝跟踪系统总体设计
2.1 焊缝跟踪系统的结构及光路设计
2.1.1 结构设计
2.1.2 光路设计
2.2 系统硬件选型
2.2.1 PSD传感器
2.2.2 激光器
2.2.3 振镜
2.2.4 镜头与滤光片
2.3 系统优化
2.3.1 PSD传感器的放置及参数确定
2.3.2 光路优化设计
2.4 本章小结
第3章 焊缝信息的特征提取算法研究
3.1 PSD畸变优化算法
3.1.1 基于PSD非线性特性的改进的双三次插值算法
3.1.2 PSD畸变算法实验
3.2 焊缝角点的提取算法
3.3 本章小结
第4章 焊缝轨迹实时分段拟合算法研究
4.1 焊缝轨迹分段算法
4.2 焊缝轨迹拟合算法
4.2.1 最小二乘法
4.2.2 多项式拟合阶数的确定
4.3 本章小结
第5章 实验及结果分析
5.1 焊缝跟踪实验平台的搭建
5.2 实验与结果分析
5.2.1 实验
5.2.2 结果分析
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于奇异值分解和双三次插值的图像缩放算法改进[J]. 岳鑫,肖晨. 西安邮电大学学报. 2018(04)
[2]基于拟合优度检验的灵巧噪声干扰识别[J]. 连振,白渭雄,付孝龙. 测控技术. 2017(10)
[3]浅谈船舶薄板焊接变形问题与控制对策[J]. 孙云. 现代制造技术与装备. 2017(04)
[4]室内高速激光三角测距技术的设计与实现[J]. 王晨宇,黄涛. 激光技术. 2017(06)
[5]薄板焊接的特殊问题的研究趋势探究[J]. 范灵利,刘恒. 科技创新导报. 2017(04)
[6]利用拟合优度检验的NPLSC-DSSS信号伪码盲估计[J]. 赵知劲,强芳芳,李淼,沈雷,王海泉. 电子与信息学报. 2017(03)
[7]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)
[8]薄板焊接变形控制问题探究[J]. 李忠明,欧文连. 工业技术创新. 2016(04)
[9]基于位置敏感器件的高精度激光位置检测系统[J]. 程智,董登峰,周维虎,刘鑫. 激光与光电子学进展. 2016(08)
[10]中国制造业发展与“中国制造2025”规划[J]. 郭朝先,王宏霞. 经济研究参考. 2015(31)
硕士论文
[1]移动焊接机器人的轨迹规划与跟踪控制[D]. 孙双双.南京理工大学 2017
[2]基于BP神经网络的PSD非线性校正算法研究[D]. 华雨.南京理工大学 2017
[3]基于机器视觉的彩钢板缺陷检测和智能分类研究[D]. 孙创开.天津科技大学 2016
[4]基于旋转电弧TIG焊的薄板焊缝跟踪系统研究[D]. 刘云龙.南昌大学 2013
[5]基于结构光视觉传感的GMAW快速成形焊道形貌检测及控制[D]. 李永哲.哈尔滨工业大学 2012
[6]基于视觉传感的焊缝自动跟踪系统研究[D]. 盛仲曦.上海交通大学 2009
本文编号：3168255
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