基于面激光视觉传感薄板搭接焊缝位置识别研究
发布时间：2021-04-19 08:40
随着工业自动化的高速发展,自动化焊接得到广泛应用。薄板搭接焊接在工业应用中有很大的需求,但目前搭接焊接还主要是比较落后的人工焊接或者是示教焊接,人工焊接成本高,环境恶劣,焊接效率低下。线激光对于薄板搭接焊缝的特征信息识别不明显,仅通过几个特征点拟合焊缝误差较大。针对线激光视觉传感器提取薄板搭接焊缝的不足,用波长650nm的面激光作为辅助光源设计了面激光视觉传感器,面激光倾斜一定角度照射到薄板搭接的工件上会形成焊缝阴影,面激光包含了一段薄板搭接焊缝的特征信息量,克服了传统的线激光仅通过几个特征点确定薄板搭接焊缝所造成拟合焊缝误差较大这一不足点。CCD透镜的安装会使图像存在畸变,介绍了CCD的成像畸变原因,并用张正友校正法对畸变图像进行校正。采用面激光视觉传感器结合DH-CG410图像采集卡采集薄板搭接焊缝图像,并对薄板搭接图像进行焊缝提取处理。焊缝提取预处理包括面激光感兴趣区域提取、自适应均值滤波降噪、图像分割、孤点滤波、闭操作、边缘提取。最后采用列搜索结合两点间距离的方法提取薄板搭接焊缝。利用CCD与面激光器的几何位置关系建立了高度识别模型,对所建立的高度识别模型进行参数标定和高度识别...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统焊接生产车间
第 1 章 绪论1.1 课题研究意义及背景随着工业自动化的高速发展，如今工业自动化应用广泛，自动化焊接逐渐投入到工业生产中，示教再现和离线编程机器人在工业中应用较多，但受外界影响大，如：工件毛刺、热变形和装夹力的影响较大，精度难以达到焊接要求。薄板搭接焊在工业应用中有很大的需求，如：集装箱焊接、汽车顶盖的焊接。但目前搭接焊接还主要是比较落后的人工焊接或者是示教焊接，人工焊接成本高，环境恶劣，且效率低下，人工生产如图 1.1 所示。示教焊接虽然能让人力得到解放，但示教时间长、实际应用性不佳，适合批量性生产[1]。自动、智能化焊接提高了生产效率，改良了工人劳动环境，符合现代化工业发展的需求，如图 1.2 所示。
1.2 视觉传感焊缝研究现状随着计算机处理数据量水平的快速提高，计算机结合传感器实现了焊接的自动化，视觉传感器以其精度高、无接触磨损、适应性强广泛用于工业自动化焊接中[3]。传感体系对于焊缝提取准确性至关重要，传感器系统分成被动光（不需要光源）和主动光视觉传感器（需要光源）两种。被动式是直接对熔池图像进行处理得到焊缝信息，被动式提取获得的焊缝可以消除超前误差的影响，但受焊接所产生飞溅等焊接噪声的干扰严重，稳定性不高。被动式为减少噪声会安装特殊滤光装置，焊接电流的减小在一定程度上也会使弧光亮度降低，但是这种方法会对电源和控制系统有特殊要求，结构复杂。徐艳玲等[4]采取被动视觉传感器通过对采集到的电弧和熔池开小窗通过后续图像处理，从而得到焊缝信息，处理过程为对获得的熔池复原图像中值滤波—>边缘提取—>去除伪边缘—>边缘扫描—>边缘拟合—>焊缝提取，从而得到焊缝位置。
【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]迭代法在焊缝图像阈值分割中的应用[J]. 莫胜撼,喻宁娜,戴建树. 电焊机. 2015(02)
[3]薄钢板搭接焊缝的微小特征实时识别[J]. 陈海永,杜晓琳,董砚. 焊接技术. 2014(10)
[4]基于标定的CCD图像畸变校正方法研究[J]. 徐芳,刘晶红,王宣. 液晶与显示. 2013(04)
[5]基于扫描激光视觉传感的焊缝图像特征信息识别[J]. 雷正龙,吕涛,陈彦宾,陈宏. 焊接学报. 2013(05)
[6]激光视觉传感焊缝跟踪系统[J]. 李宁,喻宁娜,莫胜撼,戴建树. 电焊机. 2013(05)
[7]基于同轴摄像机的激光焊缝初始点识别与定位[J]. 董砚,崔丽娜,陈海永,孙鹤旭. 计算机测量与控制. 2013(03)
[8]双线结构光焊缝跟踪传感器的焊枪高度识别[J]. 毛志伟,李志增,石志新,肖勇,潘际銮. 传感器与微系统. 2013(01)
[9]基于视觉的薄钢板焊接机器人起始点识别与定位控制[J]. 陈海永,方灶军,徐德,孙鹤旭. 机器人. 2013(01)
[10]用于机器视觉的焊缝图像获取及图像处理[J]. 刘燕,王刚,王国栋,李效力. 计算机工程与应用. 2014(03)
博士论文
[1]基于视觉传感管道焊接机器人跟踪系统研究[D]. 李慨.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]双线激光视觉传感焊缝跟踪图像处理[D]. 赵滨.南昌大学 2016
[2]基于双线结构光焊缝特征提取研究[D]. 周平村.南昌大学 2014
[3]激光结构光视觉传感器焊缝跟踪的图像处理方法研究[D]. 邓景煜.上海交通大学 2012
[4]激光结构光焊缝跟踪技术瓶颈及对策研究[D]. 孙良海.中国地质大学（北京） 2011
[5]弧焊机器人焊缝跟踪系统与位移运动学研究[D]. 蔡勇.西安理工大学 2007
[6]激光传感焊缝跟踪坡口信息化研究[D]. 冯定宏.北京工业大学 2004
本文编号：3147219
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统焊接生产车间
第 1 章 绪论1.1 课题研究意义及背景随着工业自动化的高速发展，如今工业自动化应用广泛，自动化焊接逐渐投入到工业生产中，示教再现和离线编程机器人在工业中应用较多，但受外界影响大，如：工件毛刺、热变形和装夹力的影响较大，精度难以达到焊接要求。薄板搭接焊在工业应用中有很大的需求，如：集装箱焊接、汽车顶盖的焊接。但目前搭接焊接还主要是比较落后的人工焊接或者是示教焊接，人工焊接成本高，环境恶劣，且效率低下，人工生产如图 1.1 所示。示教焊接虽然能让人力得到解放，但示教时间长、实际应用性不佳，适合批量性生产[1]。自动、智能化焊接提高了生产效率，改良了工人劳动环境，符合现代化工业发展的需求，如图 1.2 所示。
1.2 视觉传感焊缝研究现状随着计算机处理数据量水平的快速提高，计算机结合传感器实现了焊接的自动化，视觉传感器以其精度高、无接触磨损、适应性强广泛用于工业自动化焊接中[3]。传感体系对于焊缝提取准确性至关重要，传感器系统分成被动光（不需要光源）和主动光视觉传感器（需要光源）两种。被动式是直接对熔池图像进行处理得到焊缝信息，被动式提取获得的焊缝可以消除超前误差的影响，但受焊接所产生飞溅等焊接噪声的干扰严重，稳定性不高。被动式为减少噪声会安装特殊滤光装置，焊接电流的减小在一定程度上也会使弧光亮度降低，但是这种方法会对电源和控制系统有特殊要求，结构复杂。徐艳玲等[4]采取被动视觉传感器通过对采集到的电弧和熔池开小窗通过后续图像处理，从而得到焊缝信息，处理过程为对获得的熔池复原图像中值滤波—>边缘提取—>去除伪边缘—>边缘扫描—>边缘拟合—>焊缝提取，从而得到焊缝位置。
【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]迭代法在焊缝图像阈值分割中的应用[J]. 莫胜撼,喻宁娜,戴建树. 电焊机. 2015(02)
[3]薄钢板搭接焊缝的微小特征实时识别[J]. 陈海永,杜晓琳,董砚. 焊接技术. 2014(10)
[4]基于标定的CCD图像畸变校正方法研究[J]. 徐芳,刘晶红,王宣. 液晶与显示. 2013(04)
[5]基于扫描激光视觉传感的焊缝图像特征信息识别[J]. 雷正龙,吕涛,陈彦宾,陈宏. 焊接学报. 2013(05)
[6]激光视觉传感焊缝跟踪系统[J]. 李宁,喻宁娜,莫胜撼,戴建树. 电焊机. 2013(05)
[7]基于同轴摄像机的激光焊缝初始点识别与定位[J]. 董砚,崔丽娜,陈海永,孙鹤旭. 计算机测量与控制. 2013(03)
[8]双线结构光焊缝跟踪传感器的焊枪高度识别[J]. 毛志伟,李志增,石志新,肖勇,潘际銮. 传感器与微系统. 2013(01)
[9]基于视觉的薄钢板焊接机器人起始点识别与定位控制[J]. 陈海永,方灶军,徐德,孙鹤旭. 机器人. 2013(01)
[10]用于机器视觉的焊缝图像获取及图像处理[J]. 刘燕,王刚,王国栋,李效力. 计算机工程与应用. 2014(03)
博士论文
[1]基于视觉传感管道焊接机器人跟踪系统研究[D]. 李慨.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]双线激光视觉传感焊缝跟踪图像处理[D]. 赵滨.南昌大学 2016
[2]基于双线结构光焊缝特征提取研究[D]. 周平村.南昌大学 2014
[3]激光结构光视觉传感器焊缝跟踪的图像处理方法研究[D]. 邓景煜.上海交通大学 2012
[4]激光结构光焊缝跟踪技术瓶颈及对策研究[D]. 孙良海.中国地质大学（北京） 2011
[5]弧焊机器人焊缝跟踪系统与位移运动学研究[D]. 蔡勇.西安理工大学 2007
[6]激光传感焊缝跟踪坡口信息化研究[D]. 冯定宏.北京工业大学 2004
本文编号：3147219
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