基于视觉的紧密对接焊缝检测研究

摘要

本文将机器视觉和图像处理技术融入到紧密对接焊缝检测系统中，提出同时采用LED光源和激光进行紧密对接焊缝检测，来解决紧密对接焊缝检测难问题，本文主要研究内容包括以下几个方面：
　　（1）结合紧密对接焊缝特点，选择主动视觉传感的系统方案，对视觉传感系统硬件进行选型，研究各个硬件的安装位置，自主设计紧密对接焊缝视觉传感系统并搭建焊缝实验检测平台。
　　（2）研究多个摄像机标定方法优缺点，最后采用张正友方法进行摄像机标定，并用标定参数进行图像矫正处理。
　　（3）提出一种局部范围内两步精确定位方法。第一步获取工件在不同尺度及旋转角度下图像，建立典型模板匹配库，利用模板匹配方法提取出焊缝初始点位置区域。第二步采用Shi-Tomasi算法在此局部范围内进行角点检测，计算亚像素级角点位置并进行初始焊位精确定位。
　　（4）结合焊缝实际特征对图像处理算法进行改进。采用焊缝处像素点灰度值与其上下、左右方向处像素点灰度值做差方法改进Canny算法，去除电弧光等干扰信息；采用在焊缝处梯度幅值突变特点选取自动阈值，实现焊缝自动检测。根据检测直线的斜率及直线端点灰度值等特点对累计概率Hough变换算法进行改进，改进后算法能够准确检测出焊缝中心线。在进行激光条纹检测时，利用焊缝图像特征进行激光条纹骨架提取。
　　最后采用搭建的焊缝检测实验平台，进行焊接实验，并对实验结果进行研究分析。实验表明自主设计的视觉传感系统性能稳定，抗干扰能力强，针对紧密对接焊缝研究的图像处理算法准确度高，鲁棒性强。经过综合分析，本课题能够实现对0.1mm紧密对接焊缝的检测工作。

目录

声明

1绪论

1.1课题研究背景

1.2课题的研究目的及意义

1.3焊缝跟踪系统的国内外发展现状和前景

1.4本文的主要研究内容

2紧密对接焊缝视觉传感系统

2.1紧密对接焊缝视觉传感系统方案设计

2.2紧密对接焊缝视觉传感系统硬件选择

2.3紧密对接焊缝视觉传感系统机械设计

2.4紧密对接焊缝检测实验平台搭建

2.5本章小结

3紧密对接焊缝视觉系统标定

3.1摄像机坐标系变换关系

3.2摄像机标定

3.3摄像机标定实验

3.4本章小结

4紧密对接焊缝视觉图像处理

4.1焊缝图像畸变矫正

4.2焊缝初始点检测

4.3感兴趣区域设置

4.4焊缝中心线图像处理

4.5激光条纹图像处理

4.6本章小结

5紧密对接焊缝检测实验及实验结果分析

5.1紧密对接焊缝检测实验

5.2实验结果与分析

5.3本章小结

6结论与展望

6.1全文总结

6.2展望

致谢

参考文献