基于激光视觉的焊缝跟踪系统研究与开发

发布时间：2021-02-27 16:17

　　随着智能制造在国家层面的提出,自动化和智能化将成为未来工业的发展方向。焊接是工业生产中一种非常重要的加工手段,实现焊接自动化,是焊接技术发展的必然趋势。机器视觉技术将图像处理算法应用到检测领域,极大地提高了检测精度。将机器视觉技术与焊接技术结合起来,实时检测焊缝,可以提高工作效率和焊接质量,避免焊接过程中产生的弧光、烟尘对人体的伤害,降低焊接工人的劳动强度。本文针对自动焊接系统存在实时性低,适用性低,焊接精度低等不足,设计了一种基于激光视觉的焊缝跟踪系统。将线激光发射到焊接工件表面形成激光条纹,相机采集焊缝图像,通过图像处理算法检测激光条纹中的焊缝信息,识别焊缝特征点,保证焊枪时刻处于正确的焊接位置。对激光视觉系统的硬件组成进行设计,根据实际需求选择相应的型号。对视觉系统进行标定,得到世界坐标系、相机坐标系、图像坐标系与成像平面坐标系之间的转换关系,获取相机的内外参数,并消除相机的畸变,提高焊缝图像的质量。进行手眼标定,得到相机坐标系与机器人末端坐标系的转换矩阵。使用高斯滤波器和直方图均衡化处理焊缝图像,减少图像中的噪声信息,增强激光条纹信息。采用局部自适应阈值分割对图像进行分割,得到... 

【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究进展与现状
        1.2.2 国内研究进展与现状
    1.3 主要研究内容
第2章 激光视觉系统设计
    2.1 焊缝跟踪系统的总体结构
    2.2 激光视觉系统硬件组成及选型
        2.2.1 工业相机
        2.2.2 光学镜头
        2.2.3 激光传感器及滤光片
        2.2.4 系统保护装置
    2.3 相机标定
        2.3.1 理想相机模型
        2.3.2 相机畸变
        2.3.3 相机成像转换
    2.4 相机标定实验及结果
    2.5 手眼标定
    2.6 本章小结
第3章 焊缝图像预处理
    3.1 焊缝图像处理基本概念
    3.2 焊缝图像滤波
    3.3 焊缝图像增强
    3.4 焊缝图像阈值分割
    3.5 本章小结
第4章 焊缝特征点提取
    4.1 条纹中心线提取算法
        4.1.1 条纹中心线初步提取
        4.1.2 直线修正
    4.2 焊缝特征点识别
    4.3 图像处理算法性能分析
    4.4 本章小结
第5章 焊缝跟踪系统软件设计
    5.1 系统总体控制构架
    5.2 焊缝跟踪控制流程
    5.3 控制系统软件设计
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文和获得专利
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]工业机器人传感控制技术研究现状及发展态势——基于专利文献计量分析视角[J]. 柳倩,桂建军,杨小薇,曲艳丽.  机器人. 2016(05)
[3]基于纹理特征的激光拼焊等厚拼缝跟踪点识别方法[J]. 邹媛媛,房灵申.  上海交通大学学报. 2016(S1)
[4]工业机器人的研发及应用综述[J]. 孟明辉,周传德,陈礼彬,冯淼,苗纯正.  上海交通大学学报. 2016(S1)
[5]基于视觉引导的工业机器人示教编程系统[J]. 倪自强,王田苗,刘达.  北京航空航天大学学报. 2016(03)
[6]基于条纹式激光传感器的机器人焊缝跟踪系统研究[J]. 李琳,林炳强,邹焱飚.  中国激光. 2015(05)
[7]基于量块的线结构光视觉传感器直接标定方法[J]. 邹媛媛,赵明扬,张雷.  中国激光. 2014(11)
[8]浅论我国焊接技术的应用与发展[J]. 马保卫.  科技与企业. 2014(03)
[9]多关节焊接机器人轨迹误差补偿解耦分析[J]. 李雪琴,蒋红海,殷国富,胡晓兵.  焊接学报. 2013(10)
[10]焊接智能化与智能化焊接机器人技术研究进展[J]. 陈善本,吕娜.  电焊机. 2013(05)

硕士论文
[1]基于CCD的焊缝检测系统研究与软件设计[D]. 盛宇佳.哈尔滨理工大学 2017
[2]基于激光视觉的焊缝跟踪及纠偏系统[D]. 沈鹏程.中国计量学院 2015
[3]基于图像技术的焊缝跟踪系统的开发[D]. 张国亮.哈尔滨理工大学 2005



本文编号：3054482