焊接技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域,是生產(chǎn)制造中重要的一環(huán)。而在傳統(tǒng)焊接領(lǐng)域,焊接過程大多由工人或機(jī)器人示教完成,導(dǎo)致焊接自動(dòng)化程度低、效率低下,因此,實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化具有重要意義。為了達(dá)到這一目的,本文為K-TIG焊開發(fā)了一套焊縫跟蹤系統(tǒng),該系統(tǒng)是通過高動(dòng)態(tài)相機(jī)拍攝焊接過程中焊接區(qū)域圖像,并根據(jù)圖像信息計(jì)算出焊接偏差,最后根據(jù)焊接偏差控制機(jī)器人驅(qū)動(dòng)焊槍沿著焊縫運(yùn)動(dòng)完成焊縫跟蹤任務(wù)。在開發(fā)這套系統(tǒng)的過程中,做了如下研究:為了能夠從含有工件表面紋理和噪聲所造成的干擾中準(zhǔn)確地提取出熔池邊緣和焊縫邊緣,本文提出小波變換+K-means+隨機(jī)森林的算法對(duì)焊接圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)。在此基礎(chǔ)上,本文提出一種根據(jù)熔池邊緣和焊縫邊緣計(jì)算焊接偏差的方法,首先對(duì)熔池邊緣進(jìn)行橢圓擬合,將橢圓中心近似作為焊槍尖端中心在工件的投影點(diǎn),接著將橢圓按比例放大,與焊縫邊緣的相交點(diǎn)作為焊槍下一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)。由焊槍尖端中心在工件投影點(diǎn)和焊槍下一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)在世界坐標(biāo)系的關(guān)系,可以計(jì)算出焊接偏差。為了使焊接偏差檢測(cè)算法能夠滿足焊縫跟蹤系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求,本文根據(jù)小波變換、K-means和隨機(jī)森林的計(jì)算特點(diǎn),對(duì)算法進(jìn)行并行優(yōu)化和CUDA...

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 焊接偏差檢測(cè)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 視覺傳感技術(shù)及其研究現(xiàn)狀
        1.2.2 電弧傳感焊接偏差檢測(cè)技術(shù)
    1.3 圖像處理技術(shù)中邊緣檢測(cè)算法的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 課題來源
    1.5 本文的研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排
        1.5.1 本文研究?jī)?nèi)容
        1.5.2 章節(jié)安排
第二章 焊縫視覺跟蹤試驗(yàn)平臺(tái)
    2.1 K-TIG焊縫跟蹤系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
        2.1.1 CMOS視覺傳感器
        2.1.2 機(jī)器人控制系統(tǒng)
        2.1.3 K-TIG焊接電源
    2.2 相機(jī)標(biāo)定
    2.3 軟件系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 焊縫圖像處理與焊接偏差檢測(cè)
    3.1 焊接區(qū)域圖像獲取
    3.2 多尺度小波特征提取
        3.2.1 多尺度小波分解
        3.2.2 基于單棵決策樹的邊緣提取
        3.2.3 小波特征K-means聚類
    3.3 基于隨機(jī)森林的熔池與焊縫邊緣檢測(cè)
        3.3.1 基于隨機(jī)森林的小波特征融合
        3.3.2 基于隨機(jī)森林的邊緣檢測(cè)結(jié)果
    3.4 焊接偏差計(jì)算
        3.4.1 焊槍尖端投影點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算
        3.4.2 焊縫檢測(cè)點(diǎn)計(jì)算
    3.5 焊接偏差檢測(cè)精度試驗(yàn)驗(yàn)證
    3.6 本章小結(jié)
第四章 基于CUDA的圖像處理并行計(jì)算加速方法
    4.1 統(tǒng)一計(jì)算架構(gòu)CUDA
        4.1.1 GPU硬件架構(gòu)
        4.1.2 CUDA編程模型
    4.2 基于CUDA的焊縫圖像圖像處理并行計(jì)算加速
        4.2.1 并行多尺度小波分解
        4.2.2 并行K-means聚類
        4.2.3 并行隨機(jī)森林小波特征融合計(jì)算
    4.3 試驗(yàn)結(jié)果
    4.4 本章小結(jié)
第五章 焊縫跟蹤控制試驗(yàn)及分析
    5.1 工控機(jī)與機(jī)器人通訊和控制
    5.2 焊縫跟蹤精度試驗(yàn)
        5.2.1 直線焊縫跟蹤試驗(yàn)
        5.2.2 折線焊縫跟蹤試驗(yàn)
        5.2.3 曲線焊縫跟蹤試驗(yàn)
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    一、結(jié)論
    二、展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士/碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號(hào)：3815454