本文關(guān)鍵詞：攪拌摩擦焊的焊縫跟蹤系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 攪拌摩擦焊 焊縫跟蹤 圖像處理 曲線擬合 偏差矯正

【摘要】：攪拌摩擦焊工藝是自激光焊接問世以來最引人注目的焊接方法,目前其在航空航天設(shè)備、鐵路運輸設(shè)備、船舶等的制造中已經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前智能化加工制造已成為一種時代趨勢,為了提高加工設(shè)備的智能化以及提高焊接精度,在實際項目中,設(shè)計了一套攪拌摩擦焊焊縫跟蹤系統(tǒng)軟件。本文針對攪拌摩擦焊焊縫跟蹤系統(tǒng)展開了研究,這些研究是在對國內(nèi)外焊縫跟蹤研究學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,其中所涉及的很多方法及理論均是站在前人的肩膀上并加以創(chuàng)新得來的。本文所設(shè)計的這套系統(tǒng)屬于典型的示教再現(xiàn)系統(tǒng),主要通過上位機(jī)研華工控機(jī)和下位機(jī)西門子802D數(shù)控系統(tǒng)相結(jié)合,來完成對攪摩擦焊焊縫跟蹤的控制。本文所設(shè)計的這套系統(tǒng)的焊縫跟蹤中重要的一步是攪拌摩擦焊焊縫圖像坐標(biāo)的獲取,文中對圖像坐標(biāo)獲取所涉及到的數(shù)字圖像處理方法進(jìn)行了實驗驗證,通過圖像濾波、邊緣提取、輪廓提取、圖像特征提取等即可以獲取攪拌摩擦焊焊縫圖像的形心坐標(biāo)。由于攝像機(jī)本身存在制造誤差,需要進(jìn)行標(biāo)定,本文也對攝像機(jī)標(biāo)定中通常采用的角點檢測方法進(jìn)行了介紹與實驗驗證。由于獲取的機(jī)床坐標(biāo)存在誤差,本文進(jìn)行了曲線擬合研究,對獲取的焊縫圖像坐標(biāo)系坐標(biāo)進(jìn)行了擬合實驗。本文還介紹了系統(tǒng)中需要建立的各種坐標(biāo)系模型,通過圖像坐標(biāo)系和機(jī)床坐標(biāo)系的映射,建立起圖像像素坐標(biāo)與機(jī)床物理坐標(biāo)的關(guān)系,然后把圖像坐標(biāo)系中經(jīng)過曲線擬合后焊縫坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到機(jī)床中,即完成了焊縫坐標(biāo)獲取的全部工作。文章末尾進(jìn)行了攪拌摩擦焊焊縫跟蹤過程中的偏差矯正分析,最后介紹了攪拌摩擦焊焊縫跟蹤系統(tǒng)軟件的界面布局和功能設(shè)置。項目中獲得的焊縫機(jī)床坐標(biāo)系坐標(biāo)后,此軟件給相關(guān)參數(shù)加入數(shù)控系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)后生成CNC加工需要的G代碼,由上位機(jī)通過RS232接口將代碼傳給數(shù)控系統(tǒng),即可完成焊縫跟蹤。
【關(guān)鍵詞】：攪拌摩擦焊 焊縫跟蹤 圖像處理 曲線擬合 偏差矯正
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG453.9;TP391.41
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-17
• 1.1 引言12-14
• 1.1.0 攪拌摩擦焊在船舶制造和海洋工業(yè)中的應(yīng)用12
• 1.1.2 攪拌摩擦焊在宇航制造工業(yè)中的應(yīng)用12-13
• 1.1.4 攪拌摩擦焊在鐵路運輸工業(yè)中的應(yīng)用13-14
• 1.2 攪拌摩擦焊焊焊縫研究的現(xiàn)實意義14
• 1.3 焊縫跟蹤國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 課題來源16
• 1.5 本文研究內(nèi)容及章節(jié)安排16-17
• 第2章 攪拌摩擦焊焊縫跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)17-26
• 2.1 控制系統(tǒng)17-18
• 2.1.1 西門子 802D數(shù)控系統(tǒng)17-18
• 2.1.2 研華IPC-610H工控機(jī)18
• 2.2 AVT_GT_1660 德國相機(jī)18-20
• 2.3 光源選擇20
• 2.4 焊縫跟蹤系統(tǒng)的實施20-25
• 2.4.1 機(jī)床坐標(biāo)系的介紹20-21
• 2.4.2 焊接零點的確定21-22
• 2.4.3 焊縫跟蹤實施方案22-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 焊縫圖像處理常用算法26-62
• 3.1 攪拌摩擦焊焊縫圖像灰度變換26
• 3.2 攪拌摩擦焊焊縫圖像濾波26-29
• 3.2.1 空域濾波26-27
• 3.2.2 線性平均濾波27
• 3.2.3 非線性空域濾波27-29
• 3.3 攪拌摩擦焊焊縫圖像邊緣檢測29-34
• 3.3.1 Roberts算子29-30
• 3.3.2 Sobel算子邊緣檢測30-31
• 3.3.3 Marr算子邊緣檢測31-32
• 3.3.4 Canny算子邊緣檢測32-34
• 3.4 攪拌摩擦焊焊縫圖像閾值分割34-37
• 3.4.1 全閾值分割34-35
• 3.4.2 迭代閾值分割35-36
• 3.4.3 最大類方差閾值分割36-37
• 3.5 攪拌摩擦焊焊縫圖像邊緣提取37-40
• 3.5.1 邊界追蹤法37-38
• 3.5.2 Mean-shift聚類分割38-40
• 3.6 攪拌摩擦焊焊縫形態(tài)學(xué)處理40-42
• 3.6.1 圖像腐蝕和膨脹40-41
• 3.6.2 圖像開運算和閉運算41-42
• 3.7 攪拌摩擦焊焊縫圖像特征提取42-48
• 3.7.1 顏色特征提取42-44
• 3.7.2 形狀特征提取44
• 3.7.3 圖形的幾何參數(shù)44-47
• 3.7.4 局部LBP二進(jìn)制模式47-48
• 3.8 圖像匹配48-52
• 3.8.1 模板匹配49
• 3.8.2 SIFT算子圖像匹配49-51
• 3.8.3 SURF算子圖像匹配51-52
• 3.9 角點檢測52-60
• 3.9.1 Moravec角點檢測算法53-55
• 3.9.2 Harris角點檢測算法55-57
• 3.9.3 Hession矩陣角點檢測算法57-59
• 3.9.4 SUSAN角點檢測算法59-60
• 3.10 本章小結(jié)60-62
• 第4章 坐標(biāo)變換與圖像標(biāo)定62-71
• 4.1 攪拌摩擦焊焊焊縫圖像的坐標(biāo)系變換62-68
• 4.2 相機(jī)鏡頭畸變及其矯正68-70
• 4.2.1 相機(jī)畸變的分析68-69
• 4.2.2 相機(jī)鏡頭畸變的矯正69-70
• 4.3 本章小結(jié)70-71
• 第5章 曲線擬合71-75
• 5.1 最小二乘法原理71
• 5.2 攪拌摩擦焊焊縫擬合71-73
• 5.3 西門子數(shù)控系統(tǒng)中的插補功能73-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 第6章 焊縫跟蹤偏差矯正75-79
• 6.1 直線焊縫偏差75
• 6.2 圓弧焊縫的偏差補償75-76
• 6.3 西門子 802D數(shù)控系統(tǒng)中的糾偏76-78
• 6.4 本章小結(jié)78-79
• 第7章 軟件界面布局及功能79-83
• 7.1 圖像處理布局79-80
• 7.2 機(jī)床相關(guān)參數(shù)設(shè)置界面布局80-81
• 7.3 圖像采集對話框布局81
• 7.4 焊縫跟蹤布局及功能81-82
• 7.5 本章小結(jié)82-83
• 結(jié)論83-84
• 參考文獻(xiàn)84-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果87-88
• 致謝88-89

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