基于图像技术的焊接机器人视觉算法研究

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1、基于图像技术的焊接机器人视觉算法研究学科：控制理论与控制工程研究生签字：1哆诲闷哆指导教师签字：海妻吱摘要目前国内核电站所采用的焊接工艺基本为大坡口的手工焊和半自动焊接方法，对于核岛主冷却剂管道厚壁大管件而言，往往一个对接焊缝需要数位焊工通过连续数日的高强度施焊才能完成且质量难以保证。国内的部分核电安装企业为了解决这个问题引进了自动焊接机器人。焊接机器人通过接触式传感器实时检测焊缝的偏差来调整焊炬的位置，但其有跟踪精度不高、对坡口加工要求高的缺点。视觉传感器具有跟踪精度高，动态响应快的特点，再结合现代图像处理技术能够很好的完成焊缝偏差自动

2、检测、自动跟踪的任务。本文主要对主管道焊缝图像处理算法和焊缝偏差控制器的设计进行研究。本论文对焊缝图像处理的方法进行对比分析，找出了适合主管道焊缝图像提取的算法。首先，焊缝图像经过快速中值滤波除去图像的噪声干扰，然后利用基于迭代阈值分割和轮廓提取的边缘检测算法提取完整焊缝图像边缘信息，最后利用改进的Hough变换算法找出焊缝的左右边缘，进一步计算出焊炬的偏差大小和方向为偏差的调整打下了基础。模糊自适应PID控制充分结合普通PID控制和模糊逻辑控制的优点，是在一般PID控制系统的基础上附加一个模糊控制规则环节对PID参数进行在线修改的自适应

3、控制系统，具有动态性能好、上升时间短的优点。本文采用自适应模糊PID控制作为焊缝偏差控制器，利用Matlab软件对控制器性能加以动态仿真，结果表明模糊PID控制器的控制性能优于PID控制性能。本论文的研究结果为进一步改进主管道焊接机器人焊缝跟踪的方式提供了技术准备。随着国家核电投入的加大，加快施工安装机械的自动化改造迫在眉睫。焊接自动化的进步将加快工程的施工进度和施工质量，这也是本文研究的意义所在。关键词：焊缝跟踪；图像处理；模糊控制StudyofWeldingRobotVisionAlgorithmsBasedonImageTechni

4、queDiscipline：ControlTheoryandControlEngineeringStudentSignatu心：办叼岣吁SupervisorSignature‰胁功吖’AbstractSofartheweldingtechniquesadoptedinNPPconstructionaremanualweldingandhalf-automaticweldingwitlllargegrooves．Asforweldingoflargepipelinesuchastheprimarycoolantpipelineinreact

5、orbuilding，usuallyitwilltakemanyweldersdozensofdaysofintensifiedhardworkingtocompleteonlyabuttjoint．Andthequalityoftheweldedjointishardtocontrolduetomanyuncertainfactorssuchastheworkingenvironment，thestateofwelders，etc．Someconstructioncompaniesintroducedautomaticweldingro

6、botfordomesticNPPconstructioninordertosolvethementionedproblem．Thoughtheweldingrobotadjuststhepositionofweldingtorchbyusingcontactsensorstodetectthereal—timedeviation，itCannotsatisfythedemandforweldingduetothefactsthatitislowintrackingaccuracyanddemandsalotforgrooveproces

7、sing．However'visualsensorsarehi．ghintrackingaccuracy,quickindynamicresponse，theyCanbettercompletethetasksofautomatictrackingandautomaticcheckingthedeviationsofthewelds，combiningthemodemimageprocessingtechnology．Thisthesismakesaresearchincalculatingtheimageprocessingofprim

8、arycoolantpipelineweldsandindesigningwelddeviationcontroller．Thisthesisprovidesacalculatingmetho