焊缝激光跟踪实时图像处理及控制算法的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文===目======≈======自======≈=====自=；=一摘要，f焊接在金属材料加工过程中占有重要的地位。焊接自动化可以大大提高焊接质量和生产效率，把焊工从乏味、重复性的焊接工作中解脱出来。焊缝自动跟踪是实现焊接自动化的必要技术。随着计算机技术、图像处理技术的飞速发展，视觉传感焊缝跟踪成为近年来国内外研究的热点。扩本文对焊缝激光跟踪的整个过程进行了研究，以火车车身的C02焊接为背景设计了一套焊缝跟踪系统。它包括视觉传感系统、图像采集及预处理系统、特征检测与偏差识别系统、模糊控制系统和执行系统。本研究采用主动光视觉法，激光作为辅助光源照射在焊

2、缝前方，CCD摄像机接收从工件表面反射的激光带图像，经过量化处理变成数字图像存储在计算机内存中。在LOG滤波、二值化且中值滤波等预处理的基础上，接着进行Roberts边缘检测、Hough变换特征检测、斜率法偏差识别等图像处理过程，最终识别出偏差量。把偏差量送入模糊控制系统之前，需要进行偏差过滤，只有在控制范围之内的偏差才能进行控制。控制算法不是采用传统的模糊控制，而是引入目前在数控领域内广泛应用的参数自整定模糊控制，改变了传统模糊控制量化因子和比例因子不可调的弱点。对输入的二维偏差量分别进行模糊控制，发送控制量给交流伺服系统，以达到实时焊缝跟踪的目的。本系统采用Microso

3、ft公司的Visualc++6．0开发，整个系统操作简单，界面友好。经焊接试验和仿真分析，验证了图像处理算法和控制算法的有效性。整个过程所需时间少于200ms，这样可以在一秒内采集五幅图像，能满足实时性要求。关键词：焊缝跟蒹图僚弼理边缘检测自整走稹糊控制华中科技大学硕士学位论文AbstractWeldingplaysa11importantroleinmetallicmaterialprocessing．Weldingautomationcallimproveweldingqualityandproductivitygreatly．Itwillalsorelievethehu

4、manoperatorsoftediousandrepetitivewelding．Seamtrackingisallessentialtechniquetofulfillweldingautomation．Withrapiddevelopmentofcomputerscienceandimageprocessingtechnology,visionsearntrackingbecomesaresearchhotspotathomeandabroadrecently．Incontextoftrainbody’SC02welding，thewholeprocedureoflas

5、erseamtrackingisinvestigatedandaseamtrackingsystemisdevised．Itincludesvisionsensingsystem，imageacquisitionandpreprocessingsystem，characteristicquantitydetectionanddeviationrecognitionsystem，fuzzycontrolsystemandexecutionsystem．Anactivevisionmethodisusedinthispaper．Asalladdedlightsource，lase

6、risprojectedinfrontofsealTlandthelightstripereflectingfromthework-pieceisreceivedbyaCCDcamera．Afterbeingquantitated，thedigitalimageissavedinthemaincomputermemory．OnthebasisofimagepreprocessingusingLOGfiltering，binarizationandmedianfiltering，Robertsedgedetection,Houghtransformationcharacteri

7、sticquantitydetection，deviationrecognitionusingslopemethodareimplementedsequentially．Thedeviationisrecognizedfinally．Beforecontrol，deviationmustbefiltered．OnlythosebetweencontrolrangeCanbecontrolled·Withomusingconventionalfuzzycontrol，theparameterself-tu