基于MATLAB单目视觉焊缝跟踪系统

发布时间：2017-04-30 10:12

  本文关键词：基于MATLAB单目视觉焊缝跟踪系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在现代焊接实际生产中,自动化焊接可以非常有效地减轻焊接工人的工作强度和工作中有毒气体带来的危害,而且还可以极大地提高焊接生产的效率和焊接的精度,因此采用自动化方式进行的焊接生产将会具有更好的发展前景。如今人们对机器视觉技术的发展愈来愈看重,其在自动化领域更是占据着不可或缺的一部分。本文在对国内外应用机器视觉进行焊缝自动跟踪做了详细分析基础上,设计出一套基于MATLAB图像处理软件的单目视觉焊缝跟踪系统。在设计的视觉焊缝跟踪系统中,首先利用激光发射的条纹图像照射到焊缝表面,视觉传感器检测照射到焊缝表面的激光条纹、焊缝坡口图像及焊枪位置图像,然后将采集到的图像信息快速传输都到计算机中,在计算机中通过MATLAB软件对视觉传感器检测到的图像进行处理,计算出焊枪与焊缝坡口中心点之间的图像距离。在对实际焊接构件进行标定实验后,换算出实际生产情况中焊枪与焊缝之间的偏差值。将焊枪与焊缝之间的偏差值用串口通讯方式传输到弧焊机器人,弧焊机器人根据偏差值进行焊枪位置修正,实现焊缝位置的实时跟踪,完成自动化焊接。在设计过程中,首先规划出整个系统的框架结构;设计视觉传感系统,建立结构光系统;设计了基于MATLAB软件的图像处理程序,实现了用极值法提取焊缝图像中焊缝中心点与焊枪对应图像中的位置偏差值。通过标定实验的结果得出视觉传感系统与焊接工作台坐标系之间的关系;通过串口通讯技术完成计算机与机器人控制系统之间的通讯,即可将经过处理得到的偏差值传输给机器人。系统设计完成之后,对焊枪与焊缝坡口中心点之间的图像距离进行了实际验证,表明计算的偏差值准确,弧焊机器人纠正偏差值快速可靠,焊缝实际偏差在0.2mm以内,能够满足高质量的焊缝要求。
【关键词】：激光条纹 焊缝跟踪 标定实验 串口通讯
【学位授予单位】：沈阳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG409
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 焊缝跟踪技术发展现状10-12
• 1.2 视觉技术的发展12-15
• 1.3 本课题研究意义及内容15-16
• 第2章 视觉焊缝跟踪系统设计16-30
• 2.1 基于视觉焊缝跟踪系统框架设计16-17
• 2.2 视觉传感系统硬件设计17-22
• 2.2.1 选取单目采集方式17-18
• 2.2.2 系统组成18
• 2.2.3 视觉系统主要部件18-22
• 2.3 焊缝跟踪系统硬件设计22-28
• 2.3.1 跟踪系统硬件分析22-24
• 2.3.2 选择机器人为执行机构24
• 2.3.3 执行结构信息24-25
• 2.3.4 控制系统与执行机构之间的硬件连接25-28
• 2.3.5 人机界面28
• 2.4 本章小结28-30
• 第3章 视觉传感系统软件设计30-44
• 3.0 选取MATLAB软件进行图像处理30
• 3.1 图像处理算法30-34
• 3.1.1 点处理30-32
• 3.1.2 中值滤波32-34
• 3.2 特征提取34-39
• 3.2.1 焊缝图像的阈值分割34-36
• 3.2.2 区域分割36-37
• 3.2.3 焊缝中心点的提取37-38
• 3.2.4 焊枪对应位置的提取38-39
• 3.3 实时采集偏差值39-43
• 3.3.1 计算偏差值39
• 3.3.2 采用GUI技术实时采集图像39-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 焊缝跟踪系统软件设计44-54
• 4.1 实验系统的标定44-47
• 4.1.1 摄像机标定44
• 4.1.2 标定实验与结果44-47
• 4.2 计算机与执行机构通信47-50
• 4.2.1 使用串口技术进行通讯48
• 4.2.2 使用串口技术编程48-50
• 4.3 机器人控制模块50-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 实验过程及结果分析54-62
• 5.1 实验系统介绍54-57
• 5.2 实验步骤57-58
• 5.3 焊缝跟踪实验结果58-60
• 5.4 实验结果分析60-61
• 5.5 本章小结61-62
• 结论62-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 贺俊吉,张广军;结构光三维视觉检测中光条图像处理方法研究[J];北京航空航天大学学报;2003年07期

2 孔宇,戴明,吴林;机器人结构光视觉三点焊缝定位技术[J];焊接学报;1997年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 许宁;线结构光光条图像处理方法研究[D];哈尔滨工程大学;2007年

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本文编号：336665