本文關(guān)鍵詞：坡口及焊縫表面三維輪廓的激光視覺表征

  更多相關(guān)文章： 機(jī)器視覺 坐標(biāo)化 激光條紋 三維輪廓 焊接路徑

【摘要】：隨著機(jī)器人技術(shù)、數(shù)字化制造等高新技術(shù)在裝備制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用,焊接自動(dòng)化也得到了快速發(fā)展,焊接過程趨向智能化的方向發(fā)展,對(duì)焊工的依賴程度越來越低。目前埋弧自動(dòng)焊焊接時(shí),僅僅依靠焊工人為經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)中和路徑示教,不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且隨焊接過程不斷進(jìn)行,大線能量的熱輸入導(dǎo)致待焊工件翹曲變形,使焊接偏離之前示教的路徑,無法進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,從而使埋弧焊焊接過程常常出現(xiàn)焊偏、未焊透等嚴(yán)重缺陷。針對(duì)以上問題,搭建了激光視覺測量系統(tǒng),探索了一種獲取坡口及焊縫表面數(shù)字化輪廓的方法,為焊接填充策略及路徑自主規(guī)劃提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。主要研究內(nèi)容如下:(1)搭建了一套激光視覺測量系統(tǒng)。通過工件與激光視覺測量系統(tǒng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),使激光條紋連續(xù)掃描焊道,獲取了一系列能夠反映坡口及焊縫輪廓變化的視覺圖像。對(duì)激光視覺測量系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定,確定了像素坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的關(guān)系,激光視覺系統(tǒng)能夠完成坡口及焊縫輪廓信息的采集。(2)坡口及焊縫視覺圖像特征的分析與處理。通過分析條紋與坡口及焊縫輪廓特征的相關(guān)性可知,條紋能夠很好的反映坡口及焊縫輪廓的特征變化,條紋的變化跟隨了坡口及焊縫輪廓的變化趨勢,條紋能夠作為表征坡口及焊縫輪廓形態(tài)的信息源。(3)實(shí)現(xiàn)了條紋上離散點(diǎn)坐標(biāo)化。通過增強(qiáng)、各向異性擴(kuò)散濾波、最大類間方差法結(jié)合區(qū)域生長法、條紋細(xì)化等圖像處理手段實(shí)現(xiàn)條紋分割與細(xì)化,得到單像素寬度的激光條紋。建立條紋上各離散點(diǎn)坐標(biāo)的獲取方法,實(shí)現(xiàn)了條紋上離散點(diǎn)坐標(biāo)化,而條紋與其掃描的坡口及焊縫輪廓截面是一一對(duì)應(yīng)的,故通過條紋連續(xù)掃描獲得了坡口及焊縫表面輪廓任一截面的點(diǎn)坐標(biāo)。(4)實(shí)現(xiàn)了坡口及焊縫三維數(shù)字化輪廓的重構(gòu)。為克服攝像機(jī)與焊接小車移動(dòng)速度匹配產(chǎn)生的測量盲區(qū)問題,提出了一種搜索擬合插值算法,實(shí)現(xiàn)了條紋間各離散點(diǎn)坐標(biāo)的獲取。并采用近鄰點(diǎn)直連成網(wǎng)格方法,獲得了坡口及焊縫的三維數(shù)字化重構(gòu)幾何輪廓。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明,從數(shù)字化輪廓上獲取的任一截面上的坡口寬度和深度與游標(biāo)卡尺測量值的吻合度達(dá)98%以上,坡口及焊縫的三維數(shù)字化輪廓可以取代人工測量結(jié)果。(5)建立了三維輪廓的數(shù)字化表征參數(shù)和獲取方法。根據(jù)焊接填充策略和路徑自主規(guī)劃的需求,建立了坡口寬度Wi、坡口深度Hi、輪廓截面積Si、焊接軌跡曲線Z等幾何特征參數(shù),并基于以上參數(shù)進(jìn)行了填充量的確定。基于激光視覺測量構(gòu)造的坡口及焊縫三維數(shù)字化輪廓為焊接過程和質(zhì)量保證的智能化實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)器視覺 坐標(biāo)化 激光條紋 三維輪廓 焊接路徑
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG409
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 中厚板多道焊焊接路徑規(guī)劃的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 視覺傳感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀13-16
• 1.3 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線16-17
• 1.3.1 研究內(nèi)容16
• 1.3.2 技術(shù)路線16-17
• 第2章 激光視覺測量系統(tǒng)的建立17-24
• 2.1 視覺測量系統(tǒng)的組成及工作原理17-19
• 2.1.1 系統(tǒng)組成17-18
• 2.1.2 系統(tǒng)工作原理18-19
• 2.2 攝像機(jī)參數(shù)標(biāo)定19-21
• 2.3 畸變校正21-23
• 2.3.1 徑向畸變21-22
• 2.3.2 切向畸變22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第3章 條紋視覺圖像的特征分析與處理24-33
• 3.1 條紋與坡口及焊縫輪廓相關(guān)性分析24-25
• 3.2 視覺圖像的采集與處理25-32
• 3.2.1 圖像增強(qiáng)26
• 3.2.2 圖像平滑26-28
• 3.2.3 條紋圖像分割28-30
• 3.2.4 條紋細(xì)化30-32
• 3.3 本章小結(jié)32-33
• 第4章 坡口及焊縫表面三維輪廓的重構(gòu)33-46
• 4.1 3D激光視覺測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型33-37
• 4.2 條紋上離散點(diǎn)三維坐標(biāo)的獲取37-40
• 4.3 條紋間離散點(diǎn)三維坐標(biāo)的獲取40-44
• 4.4 本章小結(jié)44-46
• 第5章 焊縫三維輪廓幾何參數(shù)的建立46-56
• 5.1 填充參數(shù)的建立46-52
• 5.1.1 坡口寬度Wi46-47
• 5.1.2 坡口深度Hi47
• 5.1.3 輪廓截面積Si47-52
• 5.2 填充量的確定52
• 5.3 路徑規(guī)劃參數(shù)的建立52-55
• 5.3.1 一道次焊軌跡曲線Z的確定52-53
• 5.3.2 多道次焊軌跡曲線Z的確定53-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-58
• 參考文獻(xiàn)58-62
• 致謝62-63
• 附錄A 攻讀碩士期間發(fā)表的論文63

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：998890