發(fā)布時(shí)間：2021-08-28 02:29

　　提出了一種基于FPGA和四元數(shù)的高強(qiáng)度低合金厚鋼板激光焊接熔池圖像邊緣檢測(cè)系統(tǒng),以及該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。針對(duì)大功率激光焊接速度快和控制實(shí)時(shí)性要求高的特點(diǎn),采用FPGA構(gòu)建熔池圖像高速處理平臺(tái)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究,分析了基于FPGA的四元數(shù)運(yùn)算的精度。構(gòu)建了基于FPGA和四元數(shù)的彩色圖像邊緣檢測(cè)系統(tǒng)軟硬件平臺(tái),采用單位四元數(shù)以及三維空間矢量旋轉(zhuǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系構(gòu)造濾波器,完成高強(qiáng)度低合金厚鋼板的激光焊接熔池彩色圖像邊緣提取。由于向量代數(shù)的局限性,彩色圖像的R、G、B分量之間存在相關(guān)性和連續(xù)性,如果單獨(dú)利用其中一種分量來(lái)描述,則會(huì)損失掉圖像的部分信息,該方法處理熔池圖像的優(yōu)勢(shì)在于運(yùn)算中保留了圖像R、G、B分量之間的相關(guān)性和連續(xù)性。并且該系統(tǒng)具有便攜性好、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、成本低、可維護(hù)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在大功率激光焊接質(zhì)量檢測(cè)以及其他工業(yè)、醫(yī)學(xué)圖像檢測(cè)領(lǐng)域都具有較強(qiáng)的通用性和推廣價(jià)值。 

【文章來(lái)源】：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2020,(06)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

四元數(shù)旋轉(zhuǎn)示意

需要對(duì)當(dāng)前所要進(jìn)行判斷的像素點(diǎn)的相鄰兩像素點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)算，例如。為了充分考慮當(dāng)前像素點(diǎn)所處的環(huán)境，文中會(huì)采取對(duì)3*3領(lǐng)域內(nèi)的像素點(diǎn)做配對(duì)運(yùn)算，同時(shí)考慮到各向異性的問(wèn)題，會(huì)當(dāng)前像素點(diǎn)進(jìn)行的周圍像素點(diǎn)進(jìn)行多向配對(duì)運(yùn)算，例如對(duì)于圖二中的點(diǎn)（m,n），會(huì)分別將其周圍的與點(diǎn)（m-1,n-1）與點(diǎn)（m+1,n+1）點(diǎn)（m-1,n）與點(diǎn)（m+1,n）、點(diǎn)（m-1,n+1）與點(diǎn)（m+1,n-1）以及點(diǎn)（m,n-1）與點(diǎn)（m,n+1）即對(duì)其縱向、橫向、以及斜向的對(duì)應(yīng)的兩個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行配對(duì)運(yùn)算，然后再對(duì)各對(duì)結(jié)果進(jìn)行求和。得到結(jié)果后，就需要衡量RGB三分量的值是否相近，而這實(shí)質(zhì)上是衡量結(jié)果矢量的純虛四元數(shù)部分和與其最模接近的灰度矢量的相近程度，而兩個(gè)矢量的相近程度通常用歐幾里得距（Euclidean distance）來(lái)衡量。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要框圖，如圖3所示。系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖，如圖3所示。攝像頭采集圖像，并輸入FP-GA，最終采用TFT液晶顯示屏進(jìn)行可視化處理；框圖中整個(gè)系統(tǒng)的核心模塊是圖像處理模塊，整個(gè)過(guò)程是將激光焊接熔池彩色圖像直接導(dǎo)入到FPGA中，通過(guò)基于四元數(shù)旋轉(zhuǎn)所構(gòu)建的濾波器進(jìn)行濾波去噪以及邊緣提取，同時(shí)完成邊緣提取后的圖像的存儲(chǔ)和顯示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]AGV視覺(jué)導(dǎo)航標(biāo)識(shí)線邊緣特征提取研究[J]. 夏田,金超,劉曄.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2013(03)
[2]CO2激光焊接TA15熔池紅外光輻射信號(hào)與焊接參數(shù)的關(guān)系[J]. 高大新,段愛(ài)琴,孟亮,周洪亮.  焊接學(xué)報(bào). 2012(06)



本文編號(hào)：3367603