隨著水利水電工程和海洋工程建設(shè)步伐的加快,與之對(duì)應(yīng)的水下焊接技術(shù)也受到了越來(lái)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(wèn)題。將視覺傳感技術(shù)與水下機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合,來(lái)實(shí)現(xiàn)水下自動(dòng)化和智能化焊接,是解決上述問(wèn)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(cè)方法不能較好的滿足實(shí)際應(yīng)用要求,因此研究基于視覺傳感的水下焊縫檢測(cè)技術(shù)具有十分重要的意義。本文以實(shí)現(xiàn)水下焊縫的自動(dòng)檢測(cè)與識(shí)別為研究目標(biāo),對(duì)相機(jī)水下成像和相機(jī)水下標(biāo)定等問(wèn)題展開討論,并重點(diǎn)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(cè)的研究需求,構(gòu)建了水下視覺檢測(cè)系統(tǒng),對(duì)系統(tǒng)組成元件進(jìn)行選型,并設(shè)計(jì)了相機(jī)密封裝置。依據(jù)相機(jī)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(duì)相機(jī)水下成像特點(diǎn)進(jìn)行分析,建立了水下非線性相機(jī)成像模型。同時(shí)針對(duì)水下相機(jī)標(biāo)定的問(wèn)題,給出了一種焦距變化補(bǔ)償法,對(duì)水和透鏡介質(zhì)的影響進(jìn)行處理,并利用張正友標(biāo)定算法對(duì)相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定,結(jié)果表明,標(biāo)定誤差低于0.06個(gè)像素,精度高。針對(duì)水下焊縫圖像對(duì)比度低及特征信息不明顯的問(wèn)題,提出了一種基于邊緣信息融合的水... 

【文章來(lái)源】：南昌工程學(xué)院江西省

【文章頁(yè)數(shù)】：87 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

線激光傳感器實(shí)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(cè)技術(shù)研究10圖2.4MVD1-1312-160型高速相機(jī)Fig2.4MVD1-1312-160highspeedcamera表2.2高速相機(jī)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(cè)系統(tǒng)選用的高速相機(jī)以及課題研究的焊縫檢測(cè)要求，選用的德國(guó)SiliconSoftware公司的MicroEnableIVAS1-PoCL型高性能圖像采集卡，該卡具有響應(yīng)時(shí)間短、清晰度高和寬帶高等優(yōu)點(diǎn)，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(jī)。圖像采集卡實(shí)物如圖2.5所示。在視覺檢測(cè)系統(tǒng)中，采集卡主要用于接收相機(jī)采集的數(shù)字圖像信號(hào)、相機(jī)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(jì)算機(jī)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(jī)接口CameraLink1×Base(PortA)FCCverificationclassB

第2章水下視覺檢測(cè)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(duì)光的吸收特性，采用被動(dòng)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(cè)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(shí)，可獲得視覺效果較好的焊縫圖像。瑜融1200EB型鏑燈實(shí)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(shí)物圖Fig2.6YuRong1200EBxenonlampphysicalmap表2.4鏑燈輔助光源參數(shù)Table2.4Xenonauxiliarylightsourceparameters產(chǎn)品波長(zhǎng)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(jì)由于視覺傳感器（高速相機(jī)）處于水下環(huán)境工作，因此必須對(duì)相機(jī)做密封處理。本文采用SolidWorks2014三維建模軟件設(shè)計(jì)了相機(jī)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(jì)后，需要綜合考慮各種因素來(lái)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(xiàn)】：
期刊論文
[1]改進(jìn)型自適應(yīng)雙邊濾波算法[J]. 白曉東,舒勤,杜小燕,黃燕琴.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2020(04)
[2]粒子圖像測(cè)速發(fā)展綜述[J]. 陳根華,詹斌,王海龍,羅曉萱.  南昌工程學(xué)院學(xué)報(bào). 2019(03)
[3]改進(jìn)的小波域閾值算法在圖像去噪中的應(yīng)用[J]. 張瑞雪,沈小林.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2019(07)
[4]Otsu閾值分割法特點(diǎn)及其應(yīng)用分析[J]. 袁小翠,黃志開,馬永力,劉寶玲.  南昌工程學(xué)院學(xué)報(bào). 2019(01)
[5]機(jī)器視覺在自動(dòng)化焊接中的應(yīng)用[J]. 顧俊,張玲玲,王健超.  應(yīng)用激光. 2018(06)
[6]小波變換和自適應(yīng)變換相結(jié)合的圖像增強(qiáng)方法[J]. 于天河,孟雪,潘婷,蘭朝鳳.  哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(06)
[7]基于多引導(dǎo)濾波的圖像增強(qiáng)算法[J]. 劉杰,張建勛,代煜.  物理學(xué)報(bào). 2018(23)
[8]基于改進(jìn)Otsu方法的振動(dòng)圖像分割研究[J]. 馬天兵,劉健,杜菲,陳南南.  電光與控制. 2019(02)
[9]一種基于雙邊濾波和梯度信息的濾波算法[J]. 范娟,陳昌海,王靜,李振鋒.  電視技術(shù). 2018(11)
[10]分?jǐn)?shù)階整體變分泊松去噪模型的分裂Bregman方法[J]. 張俊,馬明溪,寧成臻,歐陽(yáng)志奎.  南昌工程學(xué)院學(xué)報(bào). 2018(04)

博士論文
[1]基于寬動(dòng)態(tài)視覺傳感的GMAW機(jī)器人焊接偏差實(shí)時(shí)識(shí)別及電弧監(jiān)測(cè)研究[D]. 郭波.華南理工大學(xué) 2016
[2]基于視覺技術(shù)的水下焊接機(jī)器人系統(tǒng)研究[D]. 李盛前.華南理工大學(xué) 2016
[3]模擬失重環(huán)境星載天線型面水下攝影測(cè)量技術(shù)研究[D]. 欽桂勤.解放軍信息工程大學(xué) 2011
[4]旋轉(zhuǎn)電弧傳感焊槍傾角檢測(cè)及水下焊縫跟蹤技術(shù)研究[D]. 葉建雄.南昌大學(xué) 2007

碩士論文
[1]基于小波變換圖像去噪及邊緣檢測(cè)研究[D]. 胡志峰.東華理工大學(xué) 2018
[2]基于視覺的核電站水下焊接機(jī)器人焊縫識(shí)別與路徑跟蹤[D]. 李浩.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]基于圖像傳感技術(shù)的焊縫定位檢測(cè)系統(tǒng)的研究[D]. 李松陽(yáng).浙江大學(xué) 2018
[4]水下機(jī)器人視覺系統(tǒng)圖像處理研究[D]. 仝灼銀.天津理工大學(xué) 2017
[5]基于CCD的焊縫檢測(cè)系統(tǒng)研究與軟件設(shè)計(jì)[D]. 盛宇佳.哈爾濱理工大學(xué) 2017
[6]基于視覺傳感的焊縫圖像處理與識(shí)別[D]. 顏俊民.浙江工業(yè)大學(xué) 2016
[7]雙線激光視覺傳感焊縫跟蹤圖像處理[D]. 趙濱.南昌大學(xué) 2016
[8]漢字細(xì)化算法的研究[D]. 王夏妮.西安理工大學(xué) 2016
[9]水下攝像機(jī)標(biāo)定與測(cè)量算法研究[D]. 湯興粲.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[10]水下焊接機(jī)器人雙目視覺系統(tǒng)研究[D]. 李光樂.華南理工大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3215200