自动化焊接技术论文提纲

论文题目：基于机器视觉的细管套管焊缝识别与三维定位研究

摘要：随着我国工业自动化焊接技术的飞速发展,大量的焊接机器人已经广泛应用于各种不同类型焊缝的焊接。目前,现有技术在焊缝形状比较明显、位置固定时的识别效果较好,但对形状细小,背景复杂的细管套管类焊缝的自动化焊接技术还难以实现,其主要原因之一是对细管套管焊缝的识别与定位仍然难以实现。本文主要针对细管套管焊缝的焊接问题,在图像处理技术、视觉测量技术上展开研究,主要研究内容如下:首先,本文介绍并总结了自动化焊接系统、焊缝识别技术、三维测量技术的发展现状,在此基础上分析了现有技术在细管套管焊缝检测问题上的不足。然后,针对焊缝所处的复杂环境,通过焊缝所在区域的颜色特征提出图像分割的方法,并比较了不同颜色空间下对区域分割的效果和特点;又在图像分割后的二值图像上结合形态学操作和图像的基本运算方法,确定了焊缝潜在区域,并根据焊缝的位置和形状特点在二维图像上实现了细管套管焊缝的识别。另外,为了使得焊缝识别方法具有更高的鲁棒性,本文在图像预处理方法上也进行了部分研究,在识别焊缝前,对不同光照条件下的图像进行不同的预处理,提高了待识别图像的质量。再次,本文针对实际的焊接环境,选用双目视觉测量进行焊缝的定位,并通过张正友标法对双目相机标定;介绍了双目视觉测量模型和常用的图像特征匹配方法,比较了不同特征匹配方法应用于套管焊缝特征匹配的效果,确定了使用简单特征和极线约束匹配的方法对焊缝进行匹配。最后,通过双目视觉测量模型对焊缝进行定位实验,对定位进行了仿真实验。本文研究了对细管套管焊缝的视觉识别和定位方法,开发了对该类焊缝识别与定位的软件。实验表明,该系统能够满足机械手对细管套管焊缝进行气焊时的视觉定位要求。

关键词：焊接自动化;机器视觉;图像处理;焊缝识别;三维定位;套管焊缝

学科专业：仪器科学与技术

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 自动焊接系统研究现状

1.2.2 焊缝视觉识别研究现状

1.2.3 三维视觉测量研究现状

1.3 本文研究内容

第2章 细管套管焊缝的识别方法研究

2.1 套管焊缝环境分析

2.2 铜管区域的确定

2.2.1 HSV空间下的区域分割

2.2.2 RGB空间下的区域分割

2.3 基于形态学操作的焊缝检测方法

2.3.1 形态学操作基本理论

2.3.2 结合颜色阈值分割的焊缝检测方法

2.4 伪焊缝区域抑制

2.5 实验效果

2.6 本章小结

第3章 套管焊缝图像预处理方法研究

3.1 光照强度对识别的影响

3.2 弱光下的光照补偿研究

3.2.1 基于Retinex算法的图像处理研究

3.2.2 直方图均衡化

3.3 强光下的颜色优化

3.4 本章小结

第4章 双目视觉测量方法研究

4.1 常见三维测量方法

4.2 双目视觉的数学模型

4.2.1 平行式立体视觉系统

4.2.2 汇聚式立体视觉系统

4.3 单应性矩阵

4.4 双目视觉系统的标定

4.4.1 张正友标定法

4.4.2 图像畸变模型

4.5 相机标定实验

4.6 本章小结

第5章 图像特征匹配

5.1 对极几何与极线约束

5.2 匹配误差与三维定位误差关系仿真分析

5.3 通过关键点实现图像匹配

5.3.1 SIFT特征检测

5.3.2 SURF特征检测

5.3.3 ORB特征检测

5.3.4 关键点匹配方法和结果分析

5.4 通过简单几何特征实现焊缝的匹配

5.5 本章小结

第6章 测量软件开发与焊缝三维定位的实现

6.1 系统软件的集成

6.2 三维测量的实现

6.3 实验验证

6.4 本章小结

第7章 结论

7.1 工作总结

7.2 展望

参考文献

致谢