基于FPGA 的激光拼焊板焊缝位置快速检测方法

《基于FPGA 的激光拼焊板焊缝位置快速检测方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛基于FPGA的激光拼焊板焊缝位置快速检测方法FPGAbasedRapiddetectionmethodforLaserWeldSeaminRoboticTailoredBlankWelding1，211(1.中国科学院沈阳自动化研究所;2.中国科学院研究生院)郭奇姜春英赵明扬GUOQI，ZHAOMINGYANG，JIANGCHUNYING摘要：提出了基于microblaze软核处理器的SOPC技术来进行焊缝结构光图像处理与特征提取；由图像预处理模块实现

2、对焊缝图像滤波、二值化、数学形态学处理、边缘检测、中心线提取等步骤的预处理，预处理后的图像送入MicroBlaze软核进行特征点提取。该方法可以准确而快速的提取图像焊缝位置。相比传统的处理方法，可以大大提高焊缝跟踪系统的实时性。关键词：焊缝跟踪SOPCMicroBlaze特征提取中图分类号：TP391.4文献标识码：AAbstract—ASOPCbasedonsoft-coreMicroBlazeprocessorisappliedtoimageprocessandfeatureextractionoflaserweldingseam.Theimage-proce

3、ssingIPcorebasedonOPBbusintheSOPCisself-definedtoimplementalgorithmssuchasfilteringenhancement,imagebinarization,mathematicmorphologicaloperation,edgedetectionandcenterlineextraction.ThenthedataistransferredthroughOPBbustoMicroBlazetodothefeatureextraction.Theexperimentindicatesthatth

4、isdesigncanimprovetherealtimeabilityoftheweldseamtracking,andalsoholdthefeaturesofflexibilityandreconfiguration.KeyWords—weldseamtracking,SOPC,Microblaze,featureextraction0引言：激光拼焊板焊缝位置的实时检测是影响焊接速度的关键因素，焊缝位置检测执行时间在很大程度上取决于底层图像处理（如图像平滑、滤波、分割等）速度。传统的焊缝图像处理方法主要有：1.采用专用于图像处理的DSP芯片来构建图像处理系统

5、，由于DSP采用了并行处理结构以及流水线操作，可以大大提高处理性能，但是本质上仍然是用软件来实现处理，在实现耗时间的底层图像处理算法时仍不能达到快速实时的图像处理要求。2.搭建以FPGA+DSP为基础的图像处理硬件平台。耗费时间的底层算法在FPGA中用硬件实现，而在DSP通过软件实现较为复杂的图像处理算法，通过软硬件的结合大大提高了图像处理速度，缺点是系统结构复杂，体积大，成本高。在本文中通过在Xilinx公司Spartan3系列FPGA中嵌入MicroBlaze软核来搭建一个图像处理平台，完成焊缝位置检测。采用基于结构光的激光视觉检测技术来实现智能化、快速和低成

6、本的激光焊缝位置检测：将结构光投射于工件表面，通过视觉传感器采集激光条纹图像，并将图像传入FPGA中经图像处理提取出焊缝条纹特征信息，从而实现焊缝位置检测。图像处理中耗费时间的预处理部分放在FPGA内部以硬件的方式实现，而算法实现复杂但对速度要求不高的特征点提取部分放在MicroBlaze中用软件来实现。这样通过软硬件协同处理，可大大提高系统性能，缩短运行时间。同时由于在一片芯片上实现，具有集成度高、可重构的优点。系统结构如图1所示：863课题名称：三分支五自由度复合驱动并联激光焊接机器人机构研究。课题编号：2006AA04Z235基金申请人：赵明扬颁发部门：国家

7、科技部http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛传感ILMBBRAM器采cntrl集图图像预处GPIO像数理模块IP核据OPBMicroBl总aze软核BRAM线处理器DSP运动控GPIODLMBBRAM制单IP核cntrl元MicroBlaze系统FPGA图1SOPC系统结构1图像预处理算法以及试验结果在本焊缝跟踪系统中，图像预处理是将采集的原始图像进行滤波、二值化、基于数学形态学的膨胀、腐蚀等处理，以消除图像噪声、断点，使激光条纹清晰、边缘平滑，然后完成边缘提取，中心线位置的计算。预处理模

8、块在FPG