基于线结构光的管体直焊缝焊接质量控制算法研究
发布时间：2022-01-13 16:11
直缝焊管在管道运输、国防建设等方面存在广泛用途。脉冲钨极氩弧焊焊接的直缝焊管具有高质量的焊缝,但是目前我国用脉冲钨极氩弧焊生产直缝焊管的自动化水平不高,主要体现在焊缝质量依赖人工检测及无法通过焊接质量反馈控制焊接工艺参数。对此,本文进行了基于线结构光的管体直焊缝焊接质量控制算法研究。焊缝外观成型是决定焊接接头强度及相关性能的重要因素,本文用焊缝反面成型的熔宽和余高来评价直缝焊管的焊接质量,利用线结构光成像技术设计了熔宽和余高的在线检测系统。该系统采集图像、预处理图像、提取线结构光条纹中心和计算熔宽与余高,在此过程中,综合考虑条纹中心提取速度和精度,提出一种基于骨架的亚像素提取条纹中心的方法。然后结合卡尔曼滤波模型和动态GM（1,1）预测模型的优点,提出基于动态GM（1,1）的卡尔曼滤波预测模型,用以预测当前时刻的熔宽和余高,通过实际数据实验验证了该模型的有效性。最后根据当前时刻的预测数据和前几个时刻的检测数据,提出了焊接工艺参数的反馈控制方案,并分析了从焊接质量在线检测到反馈控制整个流程的时间消耗,利用CUDA加速实现了耗时严重的模块,达到了系统的处理时间要求。利用该控制方案进行实际焊...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 焊接质量检测技术的研究现状
1.3 自动焊接技术的研究现状
1.4 线结构光测量技术的研究现状
1.5 本文的主要内容
2 基于线结构光的焊接质量在线检测方法
2.1 焊接质量的评价方法
2.2 焊接质量检测原理与系统
2.2.1 焊接质量检测原理
2.2.2 焊接质量在线检测系统
2.3 图像预处理
2.3.1 图像剪切
2.3.2 图像滤波
2.3.3 图像分割
2.3.4 形态学图像平滑处理
2.4 线结构光光条中心提取
2.4.1 光条灰度值特征分布
2.4.2 光条中心提取方法综述
2.4.3 光条中心的亚像素提取方法
2.4.4 实验数据分析
2.5 计算焊缝的熔宽和余高
2.6 本章小结
3 基于焊接质量的焊接参数预测控制方法
3.1 脉冲钨极氩弧焊工艺参数
3.2 焊接质量预测
3.2.1 熔宽和余高的相关性分析
3.2.2 基于动态GM(1,1)的卡尔曼滤波预测模型
3.2.3 实验数据分析
3.3 反馈控制焊接工艺参数
3.4 CUDA加速实现
3.4.1 加速实现的必要性
3.4.2 CUDA编程技术
3.4.3 CUDA加速实现过程
3.4.4 加速试验结果与分析
3.5 反馈控制效果分析
3.6 本章小结
4 总结与展望
4.1 本文工作总结
4.2 存在的问题和以后的研究方向
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于X射线成像的BGA焊接质量检测技术[J]. 何志刚,梁堃,周庆波,龚国虎,王晓敏. 电子工艺技术. 2016(01)
[2]基于GPU的结构光中心快速提取方法及实现[J]. 刘正斌,朱丹,佟新鑫. 计算机应用与软件. 2014(08)
[3]我国输电线路钢管塔用直缝焊管生产现状[J]. 常建伟,乔亚霞. 焊管. 2013(08)
[4]一种改进的高斯拟合法在光带中心提取中的应用[J]. 孙盼庆,杨永跃,何亮亮. 电子设计工程. 2012(13)
[5]钢轨磨耗动态测量结构光条纹中心提取算法[J]. 王伟华,孙军华,刘震,张广军. 激光与红外. 2010(01)
[6]一种改进的光条中心提取方法[J]. 杨雪娇,池海红. 应用科技. 2009(12)
[7]面向浮雕的激光测量中光刀中心提取[J]. 徐庆富,裴仁清,何岚岚,王黎俪,余建宏. 光学仪器. 2009(05)
[8]基于梯度重心法的线结构光中心亚像素提取方法[J]. 吴家勇,王平江,陈吉红,巫孟良. 中国图象图形学报. 2009(07)
[9]线结构光条纹中心的全分辨率精确提取[J]. 熊会元,宗志坚,陈承鹤. 光学精密工程. 2009(05)
[10]精确提取线结构光条纹中心方法[J]. 熊会元,宗志坚,高群,陈承鹤. 计算机工程与应用. 2009(10)
博士论文
[1]线结构光表面三维测量系统的标定技术研究[D]. 陈天飞.大连海事大学 2013
硕士论文
[1]基于线结构光的三维视觉表面测量系统关键技术研究[D]. 范建华.中北大学 2015
[2]基于线结构光的三维重构[D]. 罗聪.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[3]视觉引导在机器人自动焊接中的应用研究[D]. 杨文明.东北电力大学 2015
[4]线结构光三维测量关键技术研究[D]. 刘玉宝.华侨大学 2014
[5]H型钢截面尺寸线结构光测量[D]. 刘燕.天津大学 2012
[6]脉冲TIG焊电弧及熔池的数值分析[D]. 郭朝博.兰州理工大学 2011
[7]基于图像处理的电子元件焊接质量检测[D]. 王付军.河北大学 2010
[8]基于机器视觉的贵金属复合带焊接质量在线检测技术研究[D]. 晁攀攀.电子科技大学 2010
[9]结构光光条中心提取方法研究[D]. 杨尉.哈尔滨工业大学 2009
[10]基于线结构光的测量系统设计与实验研究[D]. 曾圣璞.华中科技大学 2009
本文编号：3586751
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 焊接质量检测技术的研究现状
1.3 自动焊接技术的研究现状
1.4 线结构光测量技术的研究现状
1.5 本文的主要内容
2 基于线结构光的焊接质量在线检测方法
2.1 焊接质量的评价方法
2.2 焊接质量检测原理与系统
2.2.1 焊接质量检测原理
2.2.2 焊接质量在线检测系统
2.3 图像预处理
2.3.1 图像剪切
2.3.2 图像滤波
2.3.3 图像分割
2.3.4 形态学图像平滑处理
2.4 线结构光光条中心提取
2.4.1 光条灰度值特征分布
2.4.2 光条中心提取方法综述
2.4.3 光条中心的亚像素提取方法
2.4.4 实验数据分析
2.5 计算焊缝的熔宽和余高
2.6 本章小结
3 基于焊接质量的焊接参数预测控制方法
3.1 脉冲钨极氩弧焊工艺参数
3.2 焊接质量预测
3.2.1 熔宽和余高的相关性分析
3.2.2 基于动态GM(1,1)的卡尔曼滤波预测模型
3.2.3 实验数据分析
3.3 反馈控制焊接工艺参数
3.4 CUDA加速实现
3.4.1 加速实现的必要性
3.4.2 CUDA编程技术
3.4.3 CUDA加速实现过程
3.4.4 加速试验结果与分析
3.5 反馈控制效果分析
3.6 本章小结
4 总结与展望
4.1 本文工作总结
4.2 存在的问题和以后的研究方向
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于X射线成像的BGA焊接质量检测技术[J]. 何志刚,梁堃,周庆波,龚国虎,王晓敏. 电子工艺技术. 2016(01)
[2]基于GPU的结构光中心快速提取方法及实现[J]. 刘正斌,朱丹,佟新鑫. 计算机应用与软件. 2014(08)
[3]我国输电线路钢管塔用直缝焊管生产现状[J]. 常建伟,乔亚霞. 焊管. 2013(08)
[4]一种改进的高斯拟合法在光带中心提取中的应用[J]. 孙盼庆,杨永跃,何亮亮. 电子设计工程. 2012(13)
[5]钢轨磨耗动态测量结构光条纹中心提取算法[J]. 王伟华,孙军华,刘震,张广军. 激光与红外. 2010(01)
[6]一种改进的光条中心提取方法[J]. 杨雪娇,池海红. 应用科技. 2009(12)
[7]面向浮雕的激光测量中光刀中心提取[J]. 徐庆富,裴仁清,何岚岚,王黎俪,余建宏. 光学仪器. 2009(05)
[8]基于梯度重心法的线结构光中心亚像素提取方法[J]. 吴家勇,王平江,陈吉红,巫孟良. 中国图象图形学报. 2009(07)
[9]线结构光条纹中心的全分辨率精确提取[J]. 熊会元,宗志坚,陈承鹤. 光学精密工程. 2009(05)
[10]精确提取线结构光条纹中心方法[J]. 熊会元,宗志坚,高群,陈承鹤. 计算机工程与应用. 2009(10)
博士论文
[1]线结构光表面三维测量系统的标定技术研究[D]. 陈天飞.大连海事大学 2013
硕士论文
[1]基于线结构光的三维视觉表面测量系统关键技术研究[D]. 范建华.中北大学 2015
[2]基于线结构光的三维重构[D]. 罗聪.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[3]视觉引导在机器人自动焊接中的应用研究[D]. 杨文明.东北电力大学 2015
[4]线结构光三维测量关键技术研究[D]. 刘玉宝.华侨大学 2014
[5]H型钢截面尺寸线结构光测量[D]. 刘燕.天津大学 2012
[6]脉冲TIG焊电弧及熔池的数值分析[D]. 郭朝博.兰州理工大学 2011
[7]基于图像处理的电子元件焊接质量检测[D]. 王付军.河北大学 2010
[8]基于机器视觉的贵金属复合带焊接质量在线检测技术研究[D]. 晁攀攀.电子科技大学 2010
[9]结构光光条中心提取方法研究[D]. 杨尉.哈尔滨工业大学 2009
[10]基于线结构光的测量系统设计与实验研究[D]. 曾圣璞.华中科技大学 2009
本文编号：3586751
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