為滿足社會經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展需求,以機(jī)器視覺、機(jī)器人為核心的人工智能技術(shù)在實際焊接生產(chǎn)過程中的應(yīng)用日益廣泛。由于傳統(tǒng)焊接技術(shù)單一性與局限性,焊接制品質(zhì)量易受技工水平、生產(chǎn)環(huán)境以及焊接材料等因素的影響;焊接作為十分重要的生產(chǎn)加工方式,結(jié)合先進(jìn)智能制造技術(shù)進(jìn)行相關(guān)研究,對降低人工勞動強(qiáng)度、提高焊接生產(chǎn)效率、改善焊接生產(chǎn)環(huán)境有著重要意義。本文針對基于視覺的機(jī)器人焊縫自動跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計與開發(fā),主要工作內(nèi)容如下:（1）對主動線結(jié)構(gòu)光測量技術(shù)的原理及特性進(jìn)行分析,確定視覺檢測傳感器結(jié)構(gòu)與構(gòu)建選型,并搭建焊縫自動跟蹤系統(tǒng)硬件研究平臺;建立視覺檢測傳感器數(shù)學(xué)模型,完成視覺檢測系統(tǒng)的標(biāo)定。（2）結(jié)合相關(guān)圖像預(yù)處理方法對采集源圖像進(jìn)行預(yù)處理,探究不同預(yù)處理方法對焊縫線結(jié)構(gòu)光圖像的影響以及不同圖像濾波方法的降噪能力。通過分析不同邊緣檢測方法對焊縫圖像的影響,選取合適的處理方法,并在其基礎(chǔ)上對線結(jié)構(gòu)光細(xì)化方法進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)與優(yōu)化。最后根據(jù)得到的細(xì)化圖像,對線結(jié)構(gòu)光中心線進(jìn)行直線擬合,建立線結(jié)構(gòu)光中心線方程,并求解得出焊點的位置信息。（3）對庫卡外部傳感器接口的控制原理進(jìn)行分析,通過設(shè)計相關(guān)配置文件,完成PC機(jī)與... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?Ｍｅｔａ＿ｖｉｓｉｏｎ線結(jié)構(gòu)光傳感器??Ｆｉｇｕｒｅ．?１－１?Ｍｅｔａ?ｖｉｓｉｏｎ?ｌｉｎｅａｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ?ｌｉｇｈｔ?ｓｅｎｓｏｒ??

文???紅外光、電弧光或自然光源進(jìn)行輔助照明，使采集到的焊縫圖像干擾信息較多，??不能準(zhǔn)確識別焊縫特征點。而主動視覺傳感技術(shù)采用結(jié)構(gòu)光進(jìn)行輔助檢測，對被??動視覺傳感技術(shù)的缺陷進(jìn)行了有效彌補(bǔ)。激光發(fā)射器發(fā)出的激光經(jīng)過柱面透鏡后??匯聚成寬度很窄的光帶，稱為線結(jié)構(gòu)光［３１］。實際焊接過程中，線結(jié)構(gòu)光以一定角??度入射在焊接工件上，在焊縫表面發(fā)生變形。利用工業(yè)相機(jī)獲取線結(jié)構(gòu)光的變形??圖像，經(jīng)過相關(guān)圖像處理與檢測技術(shù)，得到焊縫特征點位置�；谥鲃庸庖曈X傳??感器的焊縫識別系統(tǒng)，如圖１－３所示［３２］。將工業(yè)相機(jī)與線結(jié)構(gòu)光發(fā)射器進(jìn)行集成，??線結(jié)構(gòu)光以一定角度射在焊件表面，工業(yè)相機(jī)拍攝焊接件表面的形狀、線結(jié)構(gòu)光??形狀及焊縫圖像。以ＰＣ為核心平臺，結(jié)合圖像處理技術(shù)對采集到的焊縫圖像進(jìn)??行處理，識別出焊縫的位置［３３］。最后再將信號傳輸給焊接控制系統(tǒng)控制焊槍運動，??消除焊接偏差，從而完成焊接工作。??激光發(fā)射器??視覺傳感器??圖１－３主動視覺焊縫識別系統(tǒng)??Ｆｉｇｕｒｅ．?１－３?Ａｃｔｉｖｅ?ｖｉｓｕａｌ?ｗｅｌｄ?ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ??１．３．２焊縫圖像處理??圖像處理是基于視覺識別的焊縫跟蹤系統(tǒng)中的核心部分，圖像處理效果的好??壞直接影響焊縫檢測識別的準(zhǔn)確度，從而間接影響焊縫自動跟蹤系統(tǒng)的精度與穩(wěn)??定性［３？５］。視覺傳感器的主要任務(wù)是采集焊縫圖像，并將其轉(zhuǎn)化為電信號傳輸?shù)??外部ＰＣ設(shè)備進(jìn)行圖像處理。圖像處理主要包括圖像預(yù)處理和圖像檢測識別兩個??部分［３＼圖像預(yù)處理的目的是減弱采集圖像中噪聲的影響，從而提高線結(jié)構(gòu)光提??取和焊縫檢測識別的準(zhǔn)確度與精度［３７］。圖像檢測識別的主要目

成。在測量過程中，激光發(fā)射器發(fā)射線結(jié)構(gòu)光光束，該光束經(jīng)被測物??體表面發(fā)生折射與反射，并在被測工件物體表面形成線結(jié)構(gòu)光特征點或特征線。??利用工業(yè)相機(jī)對包含這些特征點或者特征線的被測物體表面進(jìn)行圖像采集，結(jié)合??相關(guān)圖像分析技術(shù)，完成被測工件物體表面信息提齲??工業(yè)相機(jī)?激光發(fā)射器工業(yè)相機(jī)?激光發(fā)射器工業(yè)相犰?激光發(fā)射器??巧?／?ｖ?／｜?／Ｗ＾?／??被鍘工件?被測工件／?被測工件．．／???Ｋ?＾?，??（ａ）點結(jié)構(gòu)光模式?（ｂ）線結(jié)構(gòu)光模式?（ｃ）光柵模式??圖２－１結(jié)構(gòu)光測量模式??Ｆｉｇｕｒｅ．２－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ?ｌｉｇｈｔ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｍｏｄｅ??如圖２－１所示，在點結(jié)構(gòu)測量模式中，激光發(fā)射器所發(fā)射的線結(jié)構(gòu)光束在被??測物體表面投射形成特征光點，該光點用于測量被測工件的表面信息。由于采集??圖像中特征點包含的信息有限，從而數(shù)據(jù)分析與提取效率較低，在焊縫檢測識別??過程中有很大的局限性。在線結(jié)構(gòu)測量模式與光柵測量模式中，激光發(fā)射器所發(fā)??射的線結(jié)構(gòu)光束在被測物體表面分別投射形成單光束條紋與多光束條紋，而且該??光束條紋會根據(jù)被測工件表面的變化發(fā)生相應(yīng)的形變。所投射形成的線結(jié)構(gòu)光光??束條紋中包含豐富的被測工件物體表面信息，比如表面形狀、深度以及相關(guān)特征??１１??


本文編號：3382085