本文關(guān)鍵詞：激光焊縫視覺測量系統(tǒng)研究

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【摘要】：焊縫自動跟蹤技術(shù)是實現(xiàn)焊接自動化的關(guān)鍵。相比傳統(tǒng)的以電磁學(xué)、聲學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的焊接檢測方法,基于視覺的焊縫跟蹤技術(shù)因其信息量大、靈敏度高和測量精度高、抗電磁干擾強(qiáng)、與工件無接觸等特點備受焊縫跟蹤研究者的重視。本文分析了焊縫跟蹤技術(shù)的現(xiàn)狀,設(shè)計了以CMOS攝像頭為圖像采集單元、半導(dǎo)體激光器作為輔助光源、FPGA作為控制器的激光焊縫視覺測量系統(tǒng),包括光路系統(tǒng)、圖像采集與處理系統(tǒng)。通過FPGA完成圖像的采集和傳輸工作。將采集的圖像傳輸?shù)焦た貦C(jī)中,由工控機(jī)對圖像進(jìn)行濾波去噪、閾值檢測和二值化等圖像處理,提取焊縫中心位置,得到焊縫的偏差量信息。1.本文在分析、研究國內(nèi)外焊縫跟蹤發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,制定了基于視覺激光焊縫測量系統(tǒng)的實現(xiàn)方案,并探討了焊縫跟蹤系統(tǒng)的分類。2.對測量系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計,完成了光學(xué)器件的選型。3.搭建了圖像采集的硬件電路。以FPGA作為主芯片,設(shè)計了相關(guān)外圍電路。進(jìn)行了圖像采集硬件邏輯平臺的設(shè)計,分析圖像采集與顯示的資源分配,給出了圖像采集的顯示效果。4.研究了焊縫圖像識別算法。對圖像進(jìn)行濾波去噪、二值化等預(yù)處理過程,通過邊界跟蹤、邊緣提取、Hough變換等方法獲得焊縫特征線段,求得焊縫圖像的特征點,最后得出特征點的偏差量信息。本文對所設(shè)計的激光焊縫視覺測量系統(tǒng)進(jìn)行了初步的實驗,結(jié)果表明,設(shè)計的測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單實用,能實時獲取焊縫位置的偏差量信息。
【關(guān)鍵詞】：激光焊縫 圖像處理 FPGA 邊界跟蹤
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG409;TP391.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題提出的背景及研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國外狀況12-13
• 1.2.2 國內(nèi)狀況13
• 1.3 焊縫跟蹤的主要方式13-19
• 1.3.1 直接電弧式焊縫跟蹤14
• 1.3.2 接觸式焊縫跟蹤14-15
• 1.3.3 非接觸式焊縫跟蹤15-19
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容19-20
• 第2章 激光焊縫測量系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計20-31
• 2.1 結(jié)構(gòu)光檢測原理20-21
• 2.2 光學(xué)三角法的基本原理21-24
• 2.2.1 斜射式激光三角法21-22
• 2.2.2 直射式激光三角法22-24
• 2.2.3 兩種激光三角法的比較24
• 2.3 三角法Scheimpflug條件24-26
• 2.4 傳感器的器件選型26-28
• 2.4.1 激光器的選擇26-27
• 2.4.2 濾光片的選擇27
• 2.4.3 CMOS視覺傳感器27-28
• 2.4.4 擋板和防飛濺玻璃片28
• 2.5 傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計28-30
• 2.5.1 CMOS攝像機(jī)與激光器之間的位置關(guān)系28-29
• 2.5.2 CMOS攝像機(jī)與半導(dǎo)體激光器之間的夾角關(guān)系29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第3章 焊縫跟蹤系統(tǒng)的圖像采集電路設(shè)計31-43
• 3.1 圖像采集平臺硬件電路設(shè)計31-36
• 3.1.1 電源電路設(shè)計31-33
• 3.1.2 SDRAM存儲電路33-34
• 3.1.3 D/A轉(zhuǎn)換電路及VGA顯示接口電路34-35
• 3.1.4 以太網(wǎng)通信電路設(shè)計35-36
• 3.1.5 JTAG下載電路和EPCS64代碼固化電路設(shè)計36
• 3.2 圖像采集平臺硬件邏輯設(shè)計36-41
• 3.2.1 System_ctrl時鐘控制模塊37
• 3.2.2 Sdram_vga_top顯示控制模塊37-39
• 3.2.3 I2C_AV_Controller模塊39-40
• 3.2.4 CMOS_Cputure模塊40-41
• 3.3 視頻采集與顯示的驗證41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 焊縫圖像預(yù)處理與特征點提取43-55
• 4.1 焊縫圖像處理的過程43
• 4.2 焊縫圖像的預(yù)處理過程43-47
• 4.2.1 圖像濾波去噪44-47
• 4.2.2 圖像二值化處理47
• 4.3 邊界跟蹤和直線檢測47-50
• 4.3.1 邊界跟蹤的原理48-49
• 4.3.2 直線提取方法49-50
• 4.4 激光條紋特征點的提取50-51
• 4.5 偏差量的計算51-53
• 4.6 測試結(jié)果53
• 4.7 測量系統(tǒng)的測試指標(biāo)53-54
• 4.8 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文59-60
• 致謝60

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：990076