基于深度学习的焊缝识别及路径生成系统研究
发布时间：2021-01-18 01:10
随着中国制造2025战略的提出,我国制造业各领域都向着自动化与智能化的方向发展。焊接技术作为工业重要的组成部分之一,智能化焊接对于工业发展有着重要意义。焊缝识别技术作为实现焊接自动化的核心技术之一,同样引起了学术界以及工业界的广泛关注。当前关于焊缝识别与检测技术的研究主要集中在小窗口特定环境下的焊缝识别定位,对于复杂环境下的多焊缝目标识别的研究还不够深入。而且相关算法参数固定,对环境适应性差。近年来深度学习的发展则为焊缝识别提供了新的思路。因此针对当前焊缝识别算法识别窗口小,算法适应性差等问题,本文提出了基于深度学习的焊缝识别及路径生成系统,旨在实现复杂环境下焊缝的识别检测,配合深度相机实现焊接路径的生成,并最终完成功能模块的封装以及软件开发工作。首先进行焊缝图像数据集的搭建工作。本文搭建的Welding Seam数据集包含有约2000张焊缝图像数据,包括对接接头焊缝,搭接接头焊缝以及T型接头焊缝等多种类型焊缝,同时使用翻转,加噪等手段进行数据集的扩充并对焊缝类型以及目标为位置进行标注。本文在Faster-RCNN的基础上搭建深度神经网络模型。该模型按照功能分为目标提取模块,预选区域生...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
1边缘检测获取焊缝轮廓示意图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-针对薄板激光焊接时存在的初始点定位问题，2013年河北工业大学董砚等提出了基于同轴摄像机的激光焊接初始点识别与定位方法[15]。识别出的焊缝初始点及图像中心点如图1.2.2所示。该方法利用同轴摄相机焊枪系统，通过检测被动视觉下的焊缝图像，使用图像增强技术以及直方图均匀化并通过霍夫变换获取焊缝初始点位置。该方法针对于特殊焊缝具有较高的精度，定位误差达到0.01mm。图1.2.2薄板激光焊接初始点定位问题2016年RadovanKovaccvic等人提出了一种基于模板匹配的算法对焊缝初始点进行识别与检测[16]，研究结果表明，该算法对于简单焊缝的定位精度可以达到±0.5mm综合上述模板匹配算法的与局部搜索算法的优势，2017年山东科技大学孙农亮等针对薄板微细焊缝的定位与识别提出了一种基于视觉的初始点定位方法[17]。该方法首先通过采取不同尺度一直旋转角度下焊缝的图像，利用模板匹配的方法获取焊缝初始点的大概位置。接下来通过Shi-Tomasi算法进行局部处理，获得焊缝初始点的高精确坐标。该方法克服了尺度变化与角度旋转变化带来的干扰，具有较好的鲁棒性。识别结果如图1.2.3所示图1.2.3焊缝初始点的定位效果图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-针对薄板激光焊接时存在的初始点定位问题，2013年河北工业大学董砚等提出了基于同轴摄像机的激光焊接初始点识别与定位方法[15]。识别出的焊缝初始点及图像中心点如图1.2.2所示。该方法利用同轴摄相机焊枪系统，通过检测被动视觉下的焊缝图像，使用图像增强技术以及直方图均匀化并通过霍夫变换获取焊缝初始点位置。该方法针对于特殊焊缝具有较高的精度，定位误差达到0.01mm。图1.2.2薄板激光焊接初始点定位问题2016年RadovanKovaccvic等人提出了一种基于模板匹配的算法对焊缝初始点进行识别与检测[16]，研究结果表明，该算法对于简单焊缝的定位精度可以达到±0.5mm综合上述模板匹配算法的与局部搜索算法的优势，2017年山东科技大学孙农亮等针对薄板微细焊缝的定位与识别提出了一种基于视觉的初始点定位方法[17]。该方法首先通过采取不同尺度一直旋转角度下焊缝的图像，利用模板匹配的方法获取焊缝初始点的大概位置。接下来通过Shi-Tomasi算法进行局部处理，获得焊缝初始点的高精确坐标。该方法克服了尺度变化与角度旋转变化带来的干扰，具有较好的鲁棒性。识别结果如图1.2.3所示图1.2.3焊缝初始点的定位效果图
【参考文献】：
期刊论文
[1]焊接机器人的发展现状与趋势[J]. 周利平. 山东工业技术. 2019(16)
[2]深度学习方法研究综述[J]. 高明旭,李靖,朱绪平,常延辉. 中国科技信息. 2019(10)
[3]一种基于CNN深度学习的焊接机器人视觉模型[J]. 李鹤喜,韩新乐,方灶军. 焊接学报. 2019(02)
[4]平面自主移动焊接机器人初始位置检测定位[J]. 尤帅,张华,周依霖,熊根. 焊接. 2018(10)
[5]深度卷积网络压缩算法在焊缝识别中的应用[J]. 刘美菊,运勃. 激光与光电子学进展. 2019(05)
[6]视觉传感技术在机器人智能化焊接中的研究现状[J]. 陈华斌,孔萌,吕娜,许燕玲,陈善本. 电焊机. 2017(03)
[7]微细对接焊缝初始点定位方法[J]. 孙农亮,崔红星,梁少华. 光学精密工程. 2017(03)
[8]我国焊接机器人应用现状与技术发展趋势[J]. 霍厚志,张号,杜启恒,黄胜利,仇一晨. 焊管. 2017(02)
[9]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)
[10]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)
博士论文
[1]基于双目视觉的弧焊机器人焊缝三维信息获取研究[D]. 陈希章.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]机器人空间曲线焊缝识别及轨迹规划研究[D]. 徐成刚.江苏科技大学 2017
[2]基于视觉的弧焊机器人焊缝跟踪系统控制研究[D]. 吴瑞.广西科技大学 2015
[3]样本分布变化的多示例学习方法研究[D]. 张伟嘉.南京大学 2014
[4]基于单目视觉的机器人焊缝识别与轨迹规划[D]. 王健.上海交通大学 2012
本文编号：2983962
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
1边缘检测获取焊缝轮廓示意图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-针对薄板激光焊接时存在的初始点定位问题，2013年河北工业大学董砚等提出了基于同轴摄像机的激光焊接初始点识别与定位方法[15]。识别出的焊缝初始点及图像中心点如图1.2.2所示。该方法利用同轴摄相机焊枪系统，通过检测被动视觉下的焊缝图像，使用图像增强技术以及直方图均匀化并通过霍夫变换获取焊缝初始点位置。该方法针对于特殊焊缝具有较高的精度，定位误差达到0.01mm。图1.2.2薄板激光焊接初始点定位问题2016年RadovanKovaccvic等人提出了一种基于模板匹配的算法对焊缝初始点进行识别与检测[16]，研究结果表明，该算法对于简单焊缝的定位精度可以达到±0.5mm综合上述模板匹配算法的与局部搜索算法的优势，2017年山东科技大学孙农亮等针对薄板微细焊缝的定位与识别提出了一种基于视觉的初始点定位方法[17]。该方法首先通过采取不同尺度一直旋转角度下焊缝的图像，利用模板匹配的方法获取焊缝初始点的大概位置。接下来通过Shi-Tomasi算法进行局部处理，获得焊缝初始点的高精确坐标。该方法克服了尺度变化与角度旋转变化带来的干扰，具有较好的鲁棒性。识别结果如图1.2.3所示图1.2.3焊缝初始点的定位效果图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-针对薄板激光焊接时存在的初始点定位问题，2013年河北工业大学董砚等提出了基于同轴摄像机的激光焊接初始点识别与定位方法[15]。识别出的焊缝初始点及图像中心点如图1.2.2所示。该方法利用同轴摄相机焊枪系统，通过检测被动视觉下的焊缝图像，使用图像增强技术以及直方图均匀化并通过霍夫变换获取焊缝初始点位置。该方法针对于特殊焊缝具有较高的精度，定位误差达到0.01mm。图1.2.2薄板激光焊接初始点定位问题2016年RadovanKovaccvic等人提出了一种基于模板匹配的算法对焊缝初始点进行识别与检测[16]，研究结果表明，该算法对于简单焊缝的定位精度可以达到±0.5mm综合上述模板匹配算法的与局部搜索算法的优势，2017年山东科技大学孙农亮等针对薄板微细焊缝的定位与识别提出了一种基于视觉的初始点定位方法[17]。该方法首先通过采取不同尺度一直旋转角度下焊缝的图像，利用模板匹配的方法获取焊缝初始点的大概位置。接下来通过Shi-Tomasi算法进行局部处理，获得焊缝初始点的高精确坐标。该方法克服了尺度变化与角度旋转变化带来的干扰，具有较好的鲁棒性。识别结果如图1.2.3所示图1.2.3焊缝初始点的定位效果图
【参考文献】：
期刊论文
[1]焊接机器人的发展现状与趋势[J]. 周利平. 山东工业技术. 2019(16)
[2]深度学习方法研究综述[J]. 高明旭,李靖,朱绪平,常延辉. 中国科技信息. 2019(10)
[3]一种基于CNN深度学习的焊接机器人视觉模型[J]. 李鹤喜,韩新乐,方灶军. 焊接学报. 2019(02)
[4]平面自主移动焊接机器人初始位置检测定位[J]. 尤帅,张华,周依霖,熊根. 焊接. 2018(10)
[5]深度卷积网络压缩算法在焊缝识别中的应用[J]. 刘美菊,运勃. 激光与光电子学进展. 2019(05)
[6]视觉传感技术在机器人智能化焊接中的研究现状[J]. 陈华斌,孔萌,吕娜,许燕玲,陈善本. 电焊机. 2017(03)
[7]微细对接焊缝初始点定位方法[J]. 孙农亮,崔红星,梁少华. 光学精密工程. 2017(03)
[8]我国焊接机器人应用现状与技术发展趋势[J]. 霍厚志,张号,杜启恒,黄胜利,仇一晨. 焊管. 2017(02)
[9]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)
[10]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)
博士论文
[1]基于双目视觉的弧焊机器人焊缝三维信息获取研究[D]. 陈希章.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]机器人空间曲线焊缝识别及轨迹规划研究[D]. 徐成刚.江苏科技大学 2017
[2]基于视觉的弧焊机器人焊缝跟踪系统控制研究[D]. 吴瑞.广西科技大学 2015
[3]样本分布变化的多示例学习方法研究[D]. 张伟嘉.南京大学 2014
[4]基于单目视觉的机器人焊缝识别与轨迹规划[D]. 王健.上海交通大学 2012
本文编号：2983962
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