复杂焊缝图像识别及三维重建研究

《复杂焊缝图像识别及三维重建研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）复杂焊缝图像识别及三维重建研究林嘉华二○一八年五月分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：2111504125广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）复杂焊缝图像识别及三维重建研究林嘉华指导教师姓名、职称：程良伦教授学科(专业)或领域名称：控制科学与工程学生所属学院：自动化学院论文答辩日期：2018年5月28日ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster（MasterofEngineeringS

2、cience）ComplexWeldImageRecognitionand3DReconstructionCandidate:LinJiahuaSupervisor:Prof.ChengLianglunMay2018SchoolofAutomationGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou，Guangdong，P.R.China，510006摘要摘要在集装箱，压力容器，造船业等这些焊接量巨大的制造工业，由于焊接构件结构比较复杂，焊接母材厚度不一，为焊缝类型的识别带来挑战性。而不同的焊缝类型对自动化

3、焊接参数设置也不同，错误的焊接参数设置易使得焊接缺陷的出现，从而影响整个生产。总的来说，我国的大型焊接工艺生产主要有以下几个问题：1）自动化程度低，只有35%-40%，主要焊接方式仍然为人工手动焊接；2）焊缝多且形状不规则，焊缝类型多异，变化多样复杂；3）对于复杂构件中的非焊缝结构易误识别为焊缝，特征提取比较困难。4）焊缝空间结构较为复杂，不利于焊缝三维结构信息的获取与重建。而在本文的研究中，为解决这些大型焊接环境中的自动化智能化焊接问题，采取图像识别与三维重建的方式建立自动化、智能化焊接机器人平台，提高焊接工业环境的自动化生产率，减少人

4、工操作，降低人工成本，完成传统的制造方式向自动化、智能化方向的转型。本文研究主要完成以下几个工作：1）复杂焊缝类型分析：为更加全面研究复杂焊缝特性，提出对多种复杂焊缝特性共性研究，分析复杂焊缝的结构属性以及三维信息，建立特征提取向量和分类模型，从而实现对复杂焊缝识别分类；2）复杂焊缝特征提取，定位，分类及三维重建：研究焊接构件种类及结构特性，识别构件中焊缝及非焊缝特性，建立特征向量，使用差异性分类算法，支持向量机（SVM）算法对复杂焊缝分类，并建立双视觉图像采集模型，利用深度图像恢复原理重建三维结构；3）搭建实验平台验证：使用安川MA14

5、40机器人作为实验验证焊接机器人，采用基恩士cv-x200相机进行图像采集，选用Halcon作为图像处理和三维重建软件，利用本文所提的方法建立分类模型，并进行实验验证。经实验结果表明，本论文研究使得复杂车间中的多种复杂焊缝能够有效的识别出来，识别率达到98.5%以上，并且成功重建出复杂焊缝的三维图像，为自动化焊接机器人的自动焊接提供参数设置的数据。本文技术被应用在实际的焊接工作环境中，且研究满足实际的焊接需求，提高行业的自动化焊接技术，具有实际的研究意义。关键词：复杂焊缝；分类；三维重建；SVM；差异性分类I广东工业大学硕士学位论文ABS

6、TRACTInthemanufacturingindustriessuchascontainers,pressurevessels,shipbuilding,etc.,whichhavealargeamountofwelding,duetothecomplicatedstructureoftheweldedcomponents,thethicknessoftheweldedbasemetalvaries,resultingindifferentweldshapes,varyinglengthsandwidths,andflatness.S

7、haped,butalsothree-dimensionalshape,fortheidentificationoftheweldtypehasbroughtchallenges.Differentweldingtypeshavedifferentsettingsforautomatedweldingparameters.Incorrectweldingparametersettingscaneasilycausetheoccurrenceofweldingdefects,whichaffectstheentireproduction.I

8、ngeneral,China'slarge-scaleweldingprocessproductionmainlyhasthefollowingproblems:1)lowdegreeofau