基于双目视觉的吊钩组件焊缝定位系统研究及应用

发布时间：2022-11-05 12:56

　　为提高焊接的质量和效率,机器人自动化焊接技术被广泛用于金属加工制造领域。然而,工程机械领域由于存在工件尺寸一致性差、夹具重复定位精度不够等问题,导致工业机器人示教再现焊接效率极低,制约了批量生产线自动化焊接的实现。为解决上述问题,提高焊接机器人的自适应性,本文在对工程机械零部件——吊钩组件焊缝轨迹定位算法进行深入研究的基础上设计了一套基于线结构光双目视觉的焊缝定位系统,实现了吊钩组件的智能化焊接,降低了焊接产品报废率。论文主要研究工作如下:（1）在对焊接对象和自动化焊接现状问题进行分析的基础上,对焊缝定位系统进行了整体设计,主要包含机器人系统选型、双目视觉系统硬件选型及安装夹具设计,完成了对双目立体视觉检测系统的标定并予以验证。（2）针对吊钩组件依次从焊缝图像预处理、焊缝角点ROI自适应提取和焊缝轨迹重建三个方面对焊缝轨迹定位算法进行了深入研究,实现了焊缝特征点二维图像坐标到三维世界坐标的转换,完成了焊缝轨迹的三维重建。基于线结构光在吊钩组件上的成像结构特点,重点提出了一种基于辅助标示线的焊缝角点ROI自适应提取算法,可实现对焊缝角点区域的快速定位,进而可以准确地提取出焊缝角点的特征信... 

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 双目立体视觉研究现状
        1.2.2 焊接机器人研究现状
        1.2.3 焊缝识别研究现状
    1.3 论文研究内容及章节安排
第2章 焊缝定位系统方案设计
    2.1 焊接对象
    2.2 吊钩组件自动化焊接现状问题分析
    2.3 系统整体设计
    2.4 机器人系统选型
    2.5 双目视觉系统平台设计选型
        2.5.1 视觉系统硬件选型
        2.5.2 双目视觉安装夹具设计
    2.6 本章小结
第3章 视觉系统标定
    3.1 相机标定
        3.1.1 相机成像几何模型
        3.1.2 坐标系变换原理
        3.1.3 相机标定原理
    3.2 双目立体视觉标定
        3.2.1 双目测距模型
        3.2.2 双目联合标定
        3.2.3 双目标定实验及结果分析验证
    3.3 机器人手眼标定
        3.3.1 手眼标定方程建立
        3.3.2 两步法求解手眼标定方程
        3.3.3 手眼标定试验及结果验证
    3.4 本章小结
第4章 焊缝轨迹定位算法研究
    4.1 焊缝图像预处理算法
        4.1.1 图像灰度化
        4.1.2 滤波处理
        4.1.3 图像二值化处理
        4.1.4 形态学处理
    4.2 焊缝角点ROI自适应提取算法
    4.3 焊缝轨迹重建算法
        4.3.1 焊缝角点提取算法
        4.3.2 焊缝轨迹三维重建
    4.4 本章小结
第5章 系统软件开发及智能焊接测试
    5.1 软件平台设计
        5.1.1 软件开发环境
        5.1.2 系统软件功能
        5.1.3 焊缝定位测试系统软件界面及工作流程
    5.2 智能焊接测试
        5.2.1 焊接试样选择
        5.2.2 焊接参数设置
        5.2.3 智能焊接测试结果及分析
    5.3 本章小结
总结与展望
    本文总结
    本文研究展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]双目立体视觉的研究现状及进展[J]. 黄鹏程,江剑宇,杨波.  光学仪器. 2018(04)
[2]我国焊接技术的现状与发展趋势[J]. 赵志锋.  时代农机. 2016(07)
[3]机器人应用技术分析[J]. 马志凯,李珊珊.  科技创新与应用. 2015(19)
[4]基于射影几何的CCD相机几何模型研究[J]. 孙瑜,李占利.  计算机工程. 2015(05)
[5]基于编码结构光的角焊缝视觉检测[J]. 孙大为,蔡艳,佟彤,吴毅雄.  焊接学报. 2013(07)
[6]机器人焊接智能化技术与研究现状[J]. 陈华斌,黄红雨,林涛,张华军,陈善本.  电焊机. 2013(04)
[7]计算机视觉中传统摄像机定标方法综述[J]. 伍雪冬,蒋新华,李建兴,黄靖.  福建工程学院学报. 2007(01)
[8]海底管道干式高压焊接跟踪轨迹的识别[J]. 焦向东,黄松涛,周灿丰,薛龙,房晓明,章怡圣.  焊接学报. 2007(01)
[9]双目立体视觉在模型姿态监测中的应用研究[J]. 何海,汤春林,孙华燕.  计算机技术与发展. 2006(11)
[10]基于Modbus/TCP的工业以太网通信[J]. 金青,戴胜华,欧阳劲松.  仪器仪表标准化与计量. 2006(01)

博士论文
[1]机器人双目立体视觉若干关键理论问题及其技术实现研究[D]. 赖小波.浙江大学 2010

硕士论文
[1]机器人双目立体视觉技术研究[D]. 石继雨.哈尔滨工程大学 2003



本文编号：3702647