基于圆形激光扫描视觉传感器的焊缝检测系统

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1、上海交通大学硕士学位论文基于圆形激光扫描视觉传感器的焊缝检测系统姓名：鲁建波申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：姚舜20060119上海交通大学硕士学位论文基于圆形激光扫描视觉传感器的焊缝检测系统摘要焊接过程的自动化与智能化已经成为焊接行业发展的趋势传统的示教再现型焊接机器人对焊接作业条件的稳定性及精度要求十分严格对于每一项焊接任务都需要严格准确的示教这不仅增加了工人的劳动强度而且对复杂形状的焊缝编程效率较低不能对焊接动态过程实现实时检测控制装配误差焊接应力和变形都能引起焊缝位置相对于机器人预先给定位置的变化而通常机器人并不能识别这种接头位置的变化这种情况下通常使用焊缝定位跟踪传感器

2、来识别和跟踪焊缝位置的变化并将焊缝的位置信息和偏差信息传送给机器人本文采用主动光源检测技术构建了基于激光视觉传感器的焊缝检测系统首先开发了圆形激光扫描传感器建立了激光锥面数学模型推导了该系统的三维检测原理开发基于Labview的软件系统实现图像采集,并对采集的图像进行处理,识别焊缝特征点获得焊缝的图像坐标,根据检测原理将特征点图像坐标转化为世界坐标为克服传统的点状或线条状激光视觉传感器信息量少解释模糊以及跟踪方向单一等问题本文开发了圆形激光扫描传感器激光二极管发射激光通过由电动机带动的由正负透镜组成的透镜体投上海交通大学硕士学位论文射到待焊工件表面形成圆形激光轨迹针对带有一阶径向畸变的透射投影

3、成像模型对传统的两步法摄像机标定技术进行了改进设计了一种线性标定摄像机内外参数的简便算法该算法首先对部分内参数预标定然后根据成像过程的RAC(Radialalignmentconstraint径向排列约束)关系只需要采用最小二乘法解超定线性方程组就可以得到全部参数避免了解非线性方程组及参数优化的复杂过程采用激光法光学法标定摄像机成像主点位置并采用求图像光斑质心的方法对实验结果进行处理实验结果表明该方法的标定精度较高并且不受其他参数标定的影响分析了结构光三维测量原理针对圆形激光扫描三维测量系统建立结构光锥面方程的数学模型确定锥形方程的待标定参数设计了结构光锥面的标定方法通过采集位于锥面上的标定点

4、建立了摄像机坐标下的结构光锥面方程在对图像特征提取过程中结合焊缝图像的特点开发了一套基于Labview和IMAQVision的适用于焊缝图像处理及焊缝特征点识别的算法其中包括图像中值滤波技术图像锐化自动化阈值分割技术骨架细化技术以及去除毛刺技术等分别开发了针对对接接头搭接接头V型坡口接头和角接接头的焊缝特征点识别算法关键词激光扫描焊缝检测图像处理标定上海交通大学硕士学位论文WELDSEAMDETECTINGSYSTEMBASEDONCIRCULARSCANNINGLASERSENSORABSTRACTAutomaticandintelligentweldinghasbecomeatrendin

5、thearea.Stabilityandprecisionarehighlyrequestedwhenweldingwithtraditionaldemonstratedweldingrobot.Everytaskshouldbestrictlydemonstrated,whichaddsworkload,makeweldingineffectiveandcannotdetectseamonrealtime.Errorbroughtbyassembly,straincausedbyweldinganddistortionwillchangetheoriginalpositionofthesea

6、m,socommonrobotcannotdetectthechanges.Tosolvethisproblem,sensorsareusedtodetecttheseampositionanddeliverthepositiondatatorobot.Thearticleconstructsaseamdetectingsystembasedonlaservisionsensor.Firstly,circularstructuredlightsensorisdesignedanditsmathematicalmodelisbuilt.Theprincipleof3-Ddetectingisde

7、trudedfromthissystem.SoftwareplatformbasedonLabviewisbuilttocatchimagesduringwelding,processimagesandidentifythecharacteristicpointsofseam.Imagecoordinatesaregainedandarechangedintoworldcoordinates.Fo