隨著水利水電工程和海洋工程建設(shè)步伐的加快,與之對應(yīng)的水下焊接技術(shù)也受到了越來越多的重視。傳統(tǒng)人工潛水焊接存在效率低和焊接質(zhì)量難以保障等問題。將視覺傳感技術(shù)與水下機器人技術(shù)相結(jié)合,來實現(xiàn)水下自動化和智能化焊接,是解決上述問題的有效途徑之一。由于水下成像環(huán)境不同于陸上,使得傳統(tǒng)陸上的焊縫視覺檢測方法不能較好的滿足實際應(yīng)用要求,因此研究基于視覺傳感的水下焊縫檢測技術(shù)具有十分重要的意義。本文以實現(xiàn)水下焊縫的自動檢測與識別為研究目標(biāo),對相機水下成像和相機水下標(biāo)定等問題展開討論,并重點研究水下焊縫圖像處理算法流程中各環(huán)節(jié)的處理方法。主要研究工作如下:根據(jù)水下焊縫檢測的研究需求,構(gòu)建了水下視覺檢測系統(tǒng),對系統(tǒng)組成元件進行選型,并設(shè)計了相機密封裝置。依據(jù)相機小孔成像原理,建立各成像坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,并對相機水下成像特點進行分析,建立了水下非線性相機成像模型。同時針對水下相機標(biāo)定的問題,給出了一種焦距變化補償法,對水和透鏡介質(zhì)的影響進行處理,并利用張正友標(biāo)定算法對相機進行標(biāo)定,結(jié)果表明,標(biāo)定誤差低于0.06個像素,精度高。針對水下焊縫圖像對比度低及特征信息不明顯的問題,提出了一種基于邊緣信息融合的水... 

【文章來源】：南昌工程學(xué)院江西省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

線激光傳感器實物圖(a)三維激光視覺傳感器示意

基于視覺傳感的水下焊縫檢測技術(shù)研究10圖2.4MVD1-1312-160型高速相機Fig2.4MVD1-1312-160highspeedcamera表2.2高速相機性能參數(shù)Table2.2Highspeedcameraperformanceparameters分辨率像元尺寸感光范圍像素深度幀率外部大小1312×10828μmx8μm350-980nm12/10/8bit108Fps60×60×45mm（2）圖像采集卡根據(jù)視覺檢測系統(tǒng)選用的高速相機以及課題研究的焊縫檢測要求，選用的德國SiliconSoftware公司的MicroEnableIVAS1-PoCL型高性能圖像采集卡，該卡具有響應(yīng)時間短、清晰度高和寬帶高等優(yōu)點，并且包含標(biāo)準(zhǔn)CameraLink接口，可連接不同類型的數(shù)字面陣或線陣相機。圖像采集卡實物如圖2.5所示。在視覺檢測系統(tǒng)中，采集卡主要用于接收相機采集的數(shù)字圖像信號、相機拍攝幀率調(diào)節(jié)、圖像分辨率設(shè)定以及外觸發(fā)設(shè)定等。圖像采集卡的性能參數(shù)如表2.3所示。表2.3MicroEnableIVAS1-PoCL型圖像采集卡性能參數(shù)Table2.3MicroEnableIVAS1-PoCLimagecapturecardperformanceparameters參數(shù)MicroEnableIVAS1-PoCL計算機插槽接口PCIex1DMA通道1帶寬(max.)250M/s帶寬(typ.)200M/s板載內(nèi)存128M電壓+3.3V,200mA/+12V,300mA尺寸(LxH)167.64mmx111.15mm重量110g可支持的相機接口CameraLink1×Base(PortA)FCCverificationclassB

第2章水下視覺檢測系統(tǒng)構(gòu)建與標(biāo)定11圖2.5MicroEnableIVAS1-PoCL型圖像采集卡Fig2.5MicroEnableIVAS1-PoCLimagecapturecard（3）輔助光源鑒于水對光的吸收特性，采用被動視覺獲取的焊縫圖像呈現(xiàn)為整體偏暗且特征信息不明顯。因此，必須在檢測系統(tǒng)中增加輔助光源。綜合考慮各種因素，選取瑜融1200EB型鏑燈，該光源可聚焦，適用于不同水深的輔助光照。當(dāng)輔助光源以預(yù)先設(shè)定好的角度和亮度拍向水箱中的待焊工件時，可獲得視覺效果較好的焊縫圖像。瑜融1200EB型鏑燈實物圖如圖2.6所示。鏑燈的具體性能參數(shù)如表2.4所示。圖2.6瑜融1200EB型鏑燈實物圖Fig2.6YuRong1200EBxenonlampphysicalmap表2.4鏑燈輔助光源參數(shù)Table2.4Xenonauxiliarylightsourceparameters產(chǎn)品波長功率電壓透鏡直徑鏑燈530nm1200WAC220V175mm2.2.3視覺傳感器密封裝置設(shè)計由于視覺傳感器（高速相機）處于水下環(huán)境工作，因此必須對相機做密封處理。本文采用SolidWorks2014三維建模軟件設(shè)計了相機密封裝置的基本結(jié)構(gòu)。在完成密封裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計后，需要綜合考慮各種因素來選擇裝置的各部分材料，從而完成密封裝置的構(gòu)建。首先，密封透鏡的透光性直接影響成像清晰度，并且還需具備一定的耐壓能力，故選用厚度為11mm直徑為155mm的超白高透鋼化玻璃。然后結(jié)合成本因素，選用DN100型法蘭、DN100型的UPVC管和M16螺栓。其中，法蘭前端蓋、鋼化玻璃和法蘭接頭間選用四氟墊片由M16螺栓壓緊密封；法蘭接頭和

【參考文獻】：
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本文編號：3215200