基于双线激光传感埋弧焊自动跟踪系统研究

摘要

针对当前埋弧焊基于点激光或单线激光进行焊缝跟踪存在的不足，点激光焊缝跟踪自动化程度低，单线激光焊缝跟踪存在前置误差以及高度偏差识别精度低等。提出了基于双线激光视觉传感的埋弧焊焊缝跟踪解决方案。本课题就埋弧焊基于双线激光焊缝跟踪相关技术开展研究。
　　首先，基于现有的埋弧自动焊小车，对其进行了结构上与控制上的改进。结构上，设计了焊枪机头水平和竖直方向的传动系统，使焊枪在水平和竖直方向的调节由手动转为了自动。控制上，由主板PCM-3362、运动控制卡、图像采集卡等搭建了埋弧焊焊缝自动跟踪硬件控制系统，同时基于VC++6.0开发平台开发了埋弧焊焊缝自动跟踪软件控制系统。
　　其次，设计了一款小巧、紧凑的双线激光视觉传感器。根据设计要求确定了传感器壳体以及内部的CCD与激光器，并建立了双线激光视觉传感器斜线焊缝偏差、倾斜焊缝偏差以及空间焊缝偏差提取数学模型，同时研究了斜线焊缝、倾斜焊缝以及空间焊缝偏差提取算法。
　　再次，基于VC++6.0对双线激光所成的双条纹焊缝图像进行了处理。焊缝图像处理方法有平滑滤波对图像增强，KSW熵算法确定二值化阈值，Kirsch算子边缘提取，逐列搜索法中心取样以及斜率分析法特征点检测。对于图像处理得到的焊缝偏差采用了模糊控制方法。结果表明，处理一帧焊缝图像时间较短，满足焊缝跟踪实时性要求。
　　最后，焊缝跟踪实验。对采用的图像处理算法进行了精度分析，同时进行了焊缝自动跟踪模拟试验，最后做了斜线焊缝、倾斜焊缝以及空间焊缝的焊接实验。实验结果表明，图像处理精度较高，模拟跟踪试验效果较好，实时跟踪焊接质量良好。

目录

第1章 绪论

1.1 课题来源及研究意义

1.2 本课题国内外研究现状

1.3 焊缝图像识别技术研究

1.4 本论文研究的主要内容

1.5 本章小结

第2章 埋弧焊焊缝跟踪控制系统设计

2.1 引言

2.2 焊缝跟踪硬件控制系统

2.3 焊缝跟踪软件控制系统

2.4 本章小结

第3章 双线激光传感设计与模型分析

3.1 引言

3.2 双线激光传感器设计

3.3 双线激光传感数学模型分析

3.4 本章小结

第4章 双线激光焊缝识别与焊缝跟踪控制方法

4.1 引言

4.2 焊缝图像预处理

4.3 焊缝图像识别

4.4 焊缝跟踪模糊控制方法

4.5 本章小结

第5章 埋弧焊焊缝跟踪实验研究

5.1 引言

5.2 焊接实验准备

5.3 埋弧焊焊缝跟踪偏差提取精度分析

5.4 埋弧焊焊缝跟踪模拟试验

5.5 焊缝实时跟踪焊接实验

5.6 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果