大型薄壁結(jié)構(gòu)件在航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應用,但是某些薄壁件間存在縫隙較�。ㄐ∮�0.1mm）的狹窄焊縫,因此需要采用自動化焊接的方式對薄壁結(jié)構(gòu)件進行連接,而具有高效精密焊接效果的激光焊接技術(shù)尤為適合薄壁件的焊接。在實際焊接中,激光束的光斑直徑較�。ㄐ∮�200μm）,因此需要獲取焊縫的準確位置,以保證在焊接過程中實時控制激光束對準焊縫中心,而焊縫自動識別與跟蹤技術(shù)是實現(xiàn)自動化精確焊接的關(guān)鍵。針對存在的窄間隙對接直線焊縫,本文研究了一種基于結(jié)構(gòu)光視覺的焊縫識別跟蹤方法,可以滿足實際工業(yè)項目中的高精度、實時性要求。本文首先介紹了焊縫識別與跟蹤系統(tǒng)的原理及硬件組成。同時搭建了視覺傳感系統(tǒng),用以實時采集高質(zhì)量的焊縫圖像,并介紹了其組成及原理。還對系統(tǒng)的硬件選型做了詳細介紹,并選擇了合適的器件。其次對視覺系統(tǒng)的標定進行了研究。包括相機標定及結(jié)構(gòu)光平面的標定,進行了相機內(nèi)參標定和結(jié)構(gòu)光平面標定實驗,得到了相機內(nèi)部參數(shù)和結(jié)構(gòu)光平面參數(shù),實現(xiàn)了二維圖像點與三維空間點之間的相互轉(zhuǎn)換。然后,進行了高精度焊縫自動識別的研究。通過圖像ROI提取計算、圖像濾波、圖像分割等圖像預處理操作,縮減了圖像處理區(qū)域,提高了... 

【文章來源】：沈陽理工大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

窄間隙焊縫自動識別跟蹤系統(tǒng)

第2章焊縫識別跟蹤系統(tǒng)設計原理-11-開始焊接之前,調(diào)整焊縫識別裝置對準焊縫中心,打開電源,系統(tǒng)開始工作,程序開始運行,視覺傳感系統(tǒng)中的CMOS便實時監(jiān)視圖像,根據(jù)焊接速度的要求，CMOS相機以高幀率實時采集焊縫圖像，并傳輸?shù)焦I(yè)計算機中，通過程序?qū)缚p圖像進行實時處理，提取到圖像的焊縫中心位置信息。圖2.3視覺傳感系統(tǒng)模型圖Fig.2.3Visualsensingsystemmodeldiagram2.2.2系統(tǒng)設計原理本文采用了線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器對焊縫中心位置信息進行識別檢測，其主要由工業(yè)相機和激光器等器件組成，且工業(yè)相機與激光器之間的相對位置恒定。激光器發(fā)出的激光束經(jīng)過柱狀鏡的過濾作用后會形成一個激光平面照射在焊縫上，在待薄壁件表面形成一條清晰高亮的激光條紋。由于對接薄壁件之間存在窄間隙直線焊縫，且焊縫具有一定的寬度，激光條成像中在焊縫位置處會存在中斷，出現(xiàn)不連續(xù)的情況。同時由于光條的高亮度，增強了焊縫在圖像中的特征，而由工業(yè)相機采集焊縫圖像并從提取所需的焊縫點信息。一般來說，焊縫圖像中顯示的左右光條的偏差位移與薄壁件的表面高度成正比。由于本文中的焊縫為窄間隙微高度差對接焊縫，對接薄壁結(jié)構(gòu)件的高度差可以忽略不計，左右光條的偏差位移也大致為零。當激光條的平面在相機坐標系下的參數(shù)已知時，可以精確計算焊縫在相機坐標系下的位置參數(shù)。視覺傳感器中相機和激光器間的相對位置恒定，其在傳感器中的安裝方式有

沈陽理工大學碩士學位論文-14-Link接口等。焊縫識別跟蹤系統(tǒng)需要對窄間隙對接焊縫進行精確識別,因此對相機分辨率和實時性要求都高。為了提高視覺系統(tǒng)的識別精度和穩(wěn)定性，經(jīng)過綜合考慮之后，相機采用了穩(wěn)定性較好的工業(yè)相機，為德國Basler公司的acA1920-150umUSB3.0型號的CMOS工業(yè)相機，如圖2.5所示。相機通過USB3.0數(shù)據(jù)線與計算機連接，可以實現(xiàn)圖像采集和進行實時圖像傳輸。相機分辨率為1920×1200，最高采集幀率為150fps/s，具有較高的圖片采集速度。相機感光芯片大小為9.2×5.8mm，單個像素大小為4.8×4.8um，配合相應的鏡頭視野范圍大小為13×8.2mm，此時單個像素代表實際的空間尺寸為0.0067mm，具有較高的空間分辨率，因此在對焊縫進行識別時可以達到較高的測量精度。相機可以在本文的windows10操作系統(tǒng)上正常工作，德國Basler公司提供的該相機配套的SDK，支持USB3.0標準協(xié)議，也支持被Opencv等軟件識別調(diào)用。本文所用工業(yè)相機的主要參數(shù)如圖2.5所示。圖2.5CMOS工業(yè)相機Fig.2.5CMOSindustrialcamera表2.2CMOS工業(yè)相機參數(shù)CMOSindustrialcameraparameters感光芯片供應商ONSemiconductor感光芯片PYLON2000快門GlobalShulter靶面尺寸2/3’’感光芯片類型CMOS感光芯片尺寸9.2mm×5.8mm水平/垂直分辨率1920px×1200px分辨率2.3MP水平/垂直像素尺寸4.8um×4.8um幀速率150fps黑白/彩色Mono

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本文編號：3580852