大型薄壁結(jié)構(gòu)件在航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用,但是某些薄壁件間存在縫隙較�。ㄐ∮�0.1mm）的狹窄焊縫,因此需要采用自動(dòng)化焊接的方式對(duì)薄壁結(jié)構(gòu)件進(jìn)行連接,而具有高效精密焊接效果的激光焊接技術(shù)尤為適合薄壁件的焊接。在實(shí)際焊接中,激光束的光斑直徑較�。ㄐ∮�200μm）,因此需要獲取焊縫的準(zhǔn)確位置,以保證在焊接過(guò)程中實(shí)時(shí)控制激光束對(duì)準(zhǔn)焊縫中心,而焊縫自動(dòng)識(shí)別與跟蹤技術(shù)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化精確焊接的關(guān)鍵。針對(duì)存在的窄間隙對(duì)接直線焊縫,本文研究了一種基于結(jié)構(gòu)光視覺的焊縫識(shí)別跟蹤方法,可以滿足實(shí)際工業(yè)項(xiàng)目中的高精度、實(shí)時(shí)性要求。本文首先介紹了焊縫識(shí)別與跟蹤系統(tǒng)的原理及硬件組成。同時(shí)搭建了視覺傳感系統(tǒng),用以實(shí)時(shí)采集高質(zhì)量的焊縫圖像,并介紹了其組成及原理。還對(duì)系統(tǒng)的硬件選型做了詳細(xì)介紹,并選擇了合適的器件。其次對(duì)視覺系統(tǒng)的標(biāo)定進(jìn)行了研究。包括相機(jī)標(biāo)定及結(jié)構(gòu)光平面的標(biāo)定,進(jìn)行了相機(jī)內(nèi)參標(biāo)定和結(jié)構(gòu)光平面標(biāo)定實(shí)驗(yàn),得到了相機(jī)內(nèi)部參數(shù)和結(jié)構(gòu)光平面參數(shù),實(shí)現(xiàn)了二維圖像點(diǎn)與三維空間點(diǎn)之間的相互轉(zhuǎn)換。然后,進(jìn)行了高精度焊縫自動(dòng)識(shí)別的研究。通過(guò)圖像ROI提取計(jì)算、圖像濾波、圖像分割等圖像預(yù)處理操作,縮減了圖像處理區(qū)域,提高了... 

【文章來(lái)源】：沈陽(yáng)理工大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

窄間隙焊縫自動(dòng)識(shí)別跟蹤系統(tǒng)

第2章焊縫識(shí)別跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理-11-開始焊接之前,調(diào)整焊縫識(shí)別裝置對(duì)準(zhǔn)焊縫中心,打開電源,系統(tǒng)開始工作,程序開始運(yùn)行,視覺傳感系統(tǒng)中的CMOS便實(shí)時(shí)監(jiān)視圖像,根據(jù)焊接速度的要求，CMOS相機(jī)以高幀率實(shí)時(shí)采集焊縫圖像，并傳輸?shù)焦I(yè)計(jì)算機(jī)中，通過(guò)程序?qū)缚p圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，提取到圖像的焊縫中心位置信息。圖2.3視覺傳感系統(tǒng)模型圖Fig.2.3Visualsensingsystemmodeldiagram2.2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理本文采用了線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器對(duì)焊縫中心位置信息進(jìn)行識(shí)別檢測(cè)，其主要由工業(yè)相機(jī)和激光器等器件組成，且工業(yè)相機(jī)與激光器之間的相對(duì)位置恒定。激光器發(fā)出的激光束經(jīng)過(guò)柱狀鏡的過(guò)濾作用后會(huì)形成一個(gè)激光平面照射在焊縫上，在待薄壁件表面形成一條清晰高亮的激光條紋。由于對(duì)接薄壁件之間存在窄間隙直線焊縫，且焊縫具有一定的寬度，激光條成像中在焊縫位置處會(huì)存在中斷，出現(xiàn)不連續(xù)的情況。同時(shí)由于光條的高亮度，增強(qiáng)了焊縫在圖像中的特征，而由工業(yè)相機(jī)采集焊縫圖像并從提取所需的焊縫點(diǎn)信息。一般來(lái)說(shuō)，焊縫圖像中顯示的左右光條的偏差位移與薄壁件的表面高度成正比。由于本文中的焊縫為窄間隙微高度差對(duì)接焊縫，對(duì)接薄壁結(jié)構(gòu)件的高度差可以忽略不計(jì)，左右光條的偏差位移也大致為零。當(dāng)激光條的平面在相機(jī)坐標(biāo)系下的參數(shù)已知時(shí)，可以精確計(jì)算焊縫在相機(jī)坐標(biāo)系下的位置參數(shù)。視覺傳感器中相機(jī)和激光器間的相對(duì)位置恒定，其在傳感器中的安裝方式有

沈陽(yáng)理工大學(xué)碩士學(xué)位論文-14-Link接口等。焊縫識(shí)別跟蹤系統(tǒng)需要對(duì)窄間隙對(duì)接焊縫進(jìn)行精確識(shí)別,因此對(duì)相機(jī)分辨率和實(shí)時(shí)性要求都高。為了提高視覺系統(tǒng)的識(shí)別精度和穩(wěn)定性，經(jīng)過(guò)綜合考慮之后，相機(jī)采用了穩(wěn)定性較好的工業(yè)相機(jī)，為德國(guó)Basler公司的acA1920-150umUSB3.0型號(hào)的CMOS工業(yè)相機(jī)，如圖2.5所示。相機(jī)通過(guò)USB3.0數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)圖像采集和進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像傳輸。相機(jī)分辨率為1920×1200，最高采集幀率為150fps/s，具有較高的圖片采集速度。相機(jī)感光芯片大小為9.2×5.8mm，單個(gè)像素大小為4.8×4.8um，配合相應(yīng)的鏡頭視野范圍大小為13×8.2mm，此時(shí)單個(gè)像素代表實(shí)際的空間尺寸為0.0067mm，具有較高的空間分辨率，因此在對(duì)焊縫進(jìn)行識(shí)別時(shí)可以達(dá)到較高的測(cè)量精度。相機(jī)可以在本文的windows10操作系統(tǒng)上正常工作，德國(guó)Basler公司提供的該相機(jī)配套的SDK，支持USB3.0標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，也支持被Opencv等軟件識(shí)別調(diào)用。本文所用工業(yè)相機(jī)的主要參數(shù)如圖2.5所示。圖2.5CMOS工業(yè)相機(jī)Fig.2.5CMOSindustrialcamera表2.2CMOS工業(yè)相機(jī)參數(shù)CMOSindustrialcameraparameters感光芯片供應(yīng)商ONSemiconductor感光芯片PYLON2000快門GlobalShulter靶面尺寸2/3’’感光芯片類型CMOS感光芯片尺寸9.2mm×5.8mm水平/垂直分辨率1920px×1200px分辨率2.3MP水平/垂直像素尺寸4.8um×4.8um幀速率150fps黑白/彩色Mono

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于PLC的伺服位置控制[J]. 陳淳.  現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備. 2019(05)
[2]構(gòu)建虛擬立體靶標(biāo)的大視場(chǎng)高精度視覺標(biāo)定[J]. 張曦,程?hào)|勤,李偉.  光學(xué)精密工程. 2017(04)
[3]微細(xì)對(duì)接焊縫初始點(diǎn)定位方法[J]. 孫農(nóng)亮,崔紅星,梁少華.  光學(xué)精密工程. 2017(03)
[4]圖像閾值分割方法研究進(jìn)展20年（1994—2014）[J]. 吳一全,孟天亮,吳詩(shī)婳.  數(shù)據(jù)采集與處理. 2015(01)
[5]基于視覺檢測(cè)的對(duì)接焊縫跟蹤方法[J]. 張伯奇,鄭軍,潘際鑾.  電焊機(jī). 2010(12)
[6]CCD與CMOS傳感器比較[J]. 姚海根.  出版與印刷. 2009(03)
[7]弧焊機(jī)器人起始焊接位置圖像識(shí)別與定位[J]. 陳希章,陳善本.  焊接學(xué)報(bào). 2009(04)
[8]集裝箱薄板的對(duì)接焊縫視覺跟蹤系統(tǒng)[J]. 方灶軍,鄢治國(guó),徐德.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2008(S1)
[9]一種快速結(jié)構(gòu)光條紋中心亞像素精度提取方法[J]. 胡坤,周富強(qiáng),張廣軍.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2006(10)
[10]視覺傳感焊縫跟蹤技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及實(shí)施方案探討[J]. 王偉,鄒奇仕,朱六妹,宋國(guó)軍.  電焊機(jī). 2002(05)

博士論文
[1]微間隙焊縫磁光成像識(shí)別模型研究[D]. 莫玲.廣東工業(yè)大學(xué) 2016
[2]焊接機(jī)器人焊接路徑識(shí)別與自主控制方法研究及應(yīng)用[D]. 劉衛(wèi)朋.河北工業(yè)大學(xué) 2016
[3]基于視覺及電弧傳感技術(shù)的機(jī)器人GTAW三維焊縫實(shí)時(shí)跟蹤控制技術(shù)研究[D]. 許燕玲.上海交通大學(xué) 2013
[4]基于視覺信息的鋼板連續(xù)生產(chǎn)線激光焊接關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 王立偉.河北工業(yè)大學(xué) 2012

碩士論文
[1]基于激光結(jié)構(gòu)光視覺引導(dǎo)的焊縫跟蹤技術(shù)研究[D]. 王作山.山東大學(xué) 2019
[2]焊接機(jī)器人視覺焊縫跟蹤系統(tǒng)研究[D]. 陳天元.東南大學(xué) 2018
[3]基于機(jī)器視覺的焊接機(jī)器人焊縫識(shí)別與跟蹤系統(tǒng)[D]. 孫文俠.青島科技大學(xué) 2018
[4]基于結(jié)構(gòu)光成像的焊縫跟蹤與檢測(cè)系統(tǒng)[D]. 李佳璇.中北大學(xué) 2017
[5]機(jī)器人焊縫視覺跟蹤與控制系統(tǒng)研究[D]. 王永波.吉林大學(xué) 2017
[6]機(jī)器人焊縫識(shí)別與跟蹤技術(shù)研究[D]. 劉博.華中科技大學(xué) 2017
[7]基于視覺的焊縫特征識(shí)別與自動(dòng)跟蹤研究[D]. 張欣.昆明理工大學(xué) 2017
[8]機(jī)械接觸光電式焊縫跟蹤系統(tǒng)研究[D]. 王信.北京石油化工學(xué)院 2016
[9]激光掃描式焊縫跟蹤傳感器關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題研究[D]. 宋亞勤.中國(guó)計(jì)量大學(xué) 2016
[10]葉片輪廓快速掃描系統(tǒng)開發(fā)與研究[D]. 劉博文.天津大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3580852