基于单目视觉图像焊缝检测与机器人自动跟踪方法研究
发布时间：2021-11-13 22:29
随着机器人技术的日益成熟,焊接工业机器人对于劳动生产率以及焊接质量有着显著的优势,因此在各行各业已经得到了广泛的应用。本文的主要思路基础是基于单目视觉进行图像焊缝的采集,并规划焊缝的路径进行机器人自动跟踪,由此设计了焊缝跟踪系统,运用机器视觉、图像处理以及通讯技术实现本文的研究想法,主要的研究工作包括以下几个方面:（1）机器人焊缝跟踪系统的标定研究分析了摄像机成型的几何模型由此得出摄像机的畸变原因,并分析机器人与摄像机Eye-in-hand系统中各个坐标系的变换关系,利用Halcon软件对摄像机以及手眼系统进行标定。（2）焊缝的图像处理以及焊缝轨迹的规划研究针对采集到的焊缝图像,运用一系列图像处理算法得出清晰的焊缝图像再进行焊缝的轨迹规划。首先运用基于Rough集的去除噪声的图像预处理方法,再对去除噪声的图片运用自适应的SUSAN算法进行焊缝的边缘提取,最终基于空间矩进行焊缝的轨迹规划处理。（3）焊缝跟踪实验台的设计选择STEP的6自由度机器人以及大恒工业相机搭建基于单目视觉的焊缝跟踪实验台,并运用EtherCAT技术进行数据的通讯,实现迅速的处理图像和数据传输。（4）机器人焊缝跟踪实...
【文章来源】：江苏理工学院江苏省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究与发展现状
1.2.1 焊缝跟踪中的视觉传感技术发展现状
1.2.2 焊缝跟踪中图像处理技术的发展现状
1.2.3 焊缝跟踪控制技术
1.3 本文的研究内容与章节安排
第二章 机器人焊缝跟踪系统标定方法研究
2.1 视觉系统的标定原理
2.1.1 摄像机成像的几何模型
2.1.2 摄像机标定参数
2.2 焊接机器人的手眼关系标定原理
2.3 标定板及摄像机标定
2.4 机器人位姿的获取
2.5 基于Halcon标定处理程序
2.5.1 读取标定数据
2.5.2 确定参考坐标系
2.6 标定实验结果
2.6.1 摄像机标定结果
2.6.2 系统手眼标定结果
2.7 本章小结
第三章 焊缝图像处理
3.1 焊缝图像的去噪处理
3.1.1 图像噪声
3.1.2 Rough集的基本理论
3.1.3 基于Rough集的图像中值滤波算法
3.2 一种基于改进的SUSAN算法焊缝边缘检测方法
3.2.1 SUSAN算法描述
3.2.2 模板选取
3.2.3 SUSAN 算法门限值t，g的确定
3.2.4 边缘提取实验分析
3.3 焊缝轨迹规划
3.3.1 焊缝边缘法线方向的确定
3.3.2 空间矩焊缝中心检测算法
3.4 本章小结
第四章 机器人焊缝自动跟踪设计以及实验研究
4.1 系统平台搭建
4.2 机器人焊接控制模块
4.2.1 STEP机器人结构参数
4.2.2 机器人控制系统
4.2.3 工业相机
4.3 机器人焊接自动跟踪控制
4.3.1 机器人寻位
4.3.2 EtherCAT通讯
4.3.3 EtherCAT通讯程序实现
4.3.4 实验操作过程及结果与误差分析
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 论文总结
5.2 进一步的研究工作
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于粒子群算法的摄像机内参数优化方法[J]. 郭彤颖,李宁宁,刘雍. 激光与光电子学进展. 2017(11)
[2]基于手眼标定方程AX=XB的精度影响因素研究[J]. 尚忠义,董明利,李伟仙,李巍. 传感器与微系统. 2017(03)
[3]基于线激光视觉的机器人焊缝跟踪鲁棒控制方法[J]. 陈忠,邓汛,李小辉,张宪民. 计算机测量与控制. 2016(08)
[4]一种接触式焊缝自动跟踪传感器的设计[J]. 崔谦. 自动化与仪器仪表. 2016(01)
[5]基于二维局部均值分解的图像边缘检测算法[J]. 陈思汉,余建波. 计算机科学与探索. 2016(06)
[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]电容电感复合桥式焊缝跟踪传感器[J]. 洪波,朱亚飞,李湘文,陈宇. 焊接学报. 2015(04)
[8]基于谷脊线特征的三维网格模型简化方法[J]. 王爱霖,刘弘,张桂娟. 计算机辅助设计与图形学学报. 2014(05)
[9]CCD与CMOS图像传感器辐射效应测试系统[J]. 李豫东,汪波,郭旗,玛丽娅,任建伟. 光学精密工程. 2013(11)
[10]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)
博士论文
[1]图像边缘检测技术及其应用研究[D]. 曾俊.华中科技大学 2011
[2]基于视觉伺服的弧焊机器人焊接路径获取方法研究[D]. 周律.上海交通大学 2007
[3]数字图像预处理与融合方法研究[D]. 李卫华.西北工业大学 2006
硕士论文
[1]基于主动光视觉传感的焊缝自动跟踪系统研究[D]. 龚国基.华南理工大学 2016
[2]视觉引导的焊接机器人焊缝跟踪控制技术的研究与开发[D]. 闫文才.江南大学 2014
[3]基于图像传感技术的焊缝跟踪系统[D]. 黄文怡.哈尔滨理工大学 2007
[4]基于图像处理的检测系统的研究与设计[D]. 康涛.西安科技大学 2005
本文编号：3493840
【文章来源】：江苏理工学院江苏省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究与发展现状
1.2.1 焊缝跟踪中的视觉传感技术发展现状
1.2.2 焊缝跟踪中图像处理技术的发展现状
1.2.3 焊缝跟踪控制技术
1.3 本文的研究内容与章节安排
第二章 机器人焊缝跟踪系统标定方法研究
2.1 视觉系统的标定原理
2.1.1 摄像机成像的几何模型
2.1.2 摄像机标定参数
2.2 焊接机器人的手眼关系标定原理
2.3 标定板及摄像机标定
2.4 机器人位姿的获取
2.5 基于Halcon标定处理程序
2.5.1 读取标定数据
2.5.2 确定参考坐标系
2.6 标定实验结果
2.6.1 摄像机标定结果
2.6.2 系统手眼标定结果
2.7 本章小结
第三章 焊缝图像处理
3.1 焊缝图像的去噪处理
3.1.1 图像噪声
3.1.2 Rough集的基本理论
3.1.3 基于Rough集的图像中值滤波算法
3.2 一种基于改进的SUSAN算法焊缝边缘检测方法
3.2.1 SUSAN算法描述
3.2.2 模板选取
3.2.3 SUSAN 算法门限值t，g的确定
3.2.4 边缘提取实验分析
3.3 焊缝轨迹规划
3.3.1 焊缝边缘法线方向的确定
3.3.2 空间矩焊缝中心检测算法
3.4 本章小结
第四章 机器人焊缝自动跟踪设计以及实验研究
4.1 系统平台搭建
4.2 机器人焊接控制模块
4.2.1 STEP机器人结构参数
4.2.2 机器人控制系统
4.2.3 工业相机
4.3 机器人焊接自动跟踪控制
4.3.1 机器人寻位
4.3.2 EtherCAT通讯
4.3.3 EtherCAT通讯程序实现
4.3.4 实验操作过程及结果与误差分析
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 论文总结
5.2 进一步的研究工作
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于粒子群算法的摄像机内参数优化方法[J]. 郭彤颖,李宁宁,刘雍. 激光与光电子学进展. 2017(11)
[2]基于手眼标定方程AX=XB的精度影响因素研究[J]. 尚忠义,董明利,李伟仙,李巍. 传感器与微系统. 2017(03)
[3]基于线激光视觉的机器人焊缝跟踪鲁棒控制方法[J]. 陈忠,邓汛,李小辉,张宪民. 计算机测量与控制. 2016(08)
[4]一种接触式焊缝自动跟踪传感器的设计[J]. 崔谦. 自动化与仪器仪表. 2016(01)
[5]基于二维局部均值分解的图像边缘检测算法[J]. 陈思汉,余建波. 计算机科学与探索. 2016(06)
[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]电容电感复合桥式焊缝跟踪传感器[J]. 洪波,朱亚飞,李湘文,陈宇. 焊接学报. 2015(04)
[8]基于谷脊线特征的三维网格模型简化方法[J]. 王爱霖,刘弘,张桂娟. 计算机辅助设计与图形学学报. 2014(05)
[9]CCD与CMOS图像传感器辐射效应测试系统[J]. 李豫东,汪波,郭旗,玛丽娅,任建伟. 光学精密工程. 2013(11)
[10]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)
博士论文
[1]图像边缘检测技术及其应用研究[D]. 曾俊.华中科技大学 2011
[2]基于视觉伺服的弧焊机器人焊接路径获取方法研究[D]. 周律.上海交通大学 2007
[3]数字图像预处理与融合方法研究[D]. 李卫华.西北工业大学 2006
硕士论文
[1]基于主动光视觉传感的焊缝自动跟踪系统研究[D]. 龚国基.华南理工大学 2016
[2]视觉引导的焊接机器人焊缝跟踪控制技术的研究与开发[D]. 闫文才.江南大学 2014
[3]基于图像传感技术的焊缝跟踪系统[D]. 黄文怡.哈尔滨理工大学 2007
[4]基于图像处理的检测系统的研究与设计[D]. 康涛.西安科技大学 2005
本文编号：3493840
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