自动化焊接复合视觉引导系统的研究

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1、中文图书分类号：TG431密级：公开UDC：621学校代码：10005硕士专业学位论文PROFESSIONALMASTERDISSERTATION论文题目：自动化焊接复合视觉引导系统的研究论文作者：皮冬冬专业类别/领域：机械工程指导教师：卢振洋教授论文提交日期：2018年5月UDC：621学校代码：10005中文图书分类号：TG431学号：S201501183密级：公开北京工业大学硕士专业学位论文（全日制）题目：自动化焊接复合视觉引导系统的研究英文题目：RESEARCHOFTHEAUTOMATICWELDINGCOMP

2、OUNDVISIONGUIDESYSTEM论文作者：皮冬冬专业类别/领域：机械工程研究方向：机电液一体化设计与制造申请学位：工程硕士专业学位指导教师：卢振洋教授所在单位：机械工程与应用电子技术学院答辩日期：2018年5月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何

3、贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：皮冬冬日期：2018年5月30日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：皮冬冬日期：2018年5月30日导师签名：卢振洋日期：2018年5月30日摘要摘要近年来，自动化焊接在越来越多的领域替代了人工焊接，且自动化焊接逐渐向着带有感知的智能化方向发展。在发展过程中，利

4、用传感器进行焊接参数的获取成为研究自动化焊接的主流方向，其决定着焊接的精度和质量。自动化焊接复合视觉引导系统包括视觉传感器模块、上位机控制模块、导轨运动机构及下位机控制模块。视觉传感器模块又包含双色LED条形光源、激光结构光及CCD工业相机。在分析了国内外自动化智能化焊接研究现状和机器视觉技术在焊接领域的应用的基础上，首先深入研究对形状、尺寸一致的标准化工件的自动焊接系统需要解决的关键技术。如筋板、连接件、冲压件、铸件等的焊接是焊接结构中经常遇到的一类焊接问题，这些焊接工件的特点经常是尺寸较小、形状一致且带有一些几何特

5、征，将双色LED光源由CCD相机两侧照射并采像进行处理，得到焊接工件在X、Y轴上的平面坐标，通过上下位机的协同工作，将焊枪及传感器移动到处理得到的焊接工件的中心位置上，打开激光结构光，采集图像进行处理得到焊缝的深度信息，下位机控制Z轴导轨带动焊枪运动至焊缝位置。图像处理的软件设计由VS和OpenCV联合编程实现，部分数据处理用到MATLAB软件的数据计算功能，针对标准化焊接工件开发了一套基于双色光源视觉的机器人焊接定位系统，图像处理算法采用焊接工件的初步定位和焊缝的精确定位两个步骤来实现，双色光源有效提高了所识别目标与

6、背景之间的区分度，分步图像处理算法提高了定位算法的可靠性。其次，研究了基于激光结构光的特征点提取算法，利用三角测量方法，计算焊接工件的相应参数，依据对相机内外参数进行标定，将测量的参数转换至笛卡尔物理坐标系中，通过上下位机的协调工作，完成自动化焊接。关键词：自动焊接；复合机器视觉；标准化工件；目标识别；焊缝定位-I-AbstractAbstractInrecentyears,robotweldinghasreplacedartificialweldinginmoreandmoreareas,androbotweldin

7、ghasgraduallydevelopedtowardthedirectionofintelligencewithperception.Inthedevelopmentprocess,theuseofsensorstoobtaintheweldingparametershasbecomethemainstreamofresearchonautomatedwelding,whichdeterminestheaccuracyandqualityofwelding.Theautomatedweldingcompositev

8、isionguidancesystemstudiedinthispaperincludesvisionsensormodule,uppercomputercontrolmodule,guiderailmovementmechanismandlowermachinecontrolmodule.Thevisionsensormodul