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线结构光视觉传感焊缝跟踪图像处理

热加工工艺 2016年第15期45卷 233-235,238页

作者：毛志伟赵滨周少玲南昌大学机电工程学院江西工业职业技术学院

提出了一种基于灰度形态学的图像处理算法,有效去除了线结构光视觉传感焊缝跟踪图像中飞溅、弧光和烟尘等干扰。根据飞溅在图像中表现为明暗相间的条纹的特点,采用灰度形态学开操作,通过合理设计结构元素,去除了飞溅干扰。针对不同图像... 详细信息

提出了一种基于灰度形态学的图像处理算法,有效去除了线结构光视觉传感焊缝跟踪图像中飞溅、弧光和烟尘等干扰。根据飞溅在图像中表现为明暗相间的条纹的特点,采用灰度形态学开操作,通过合理设计结构元素,去除了飞溅干扰。针对不同图像受弧光、烟尘影响不同,背景灰度值差异较大,不利于二值化阈值选取的问题,采用图像相减和顶帽变换消除其影响。最后,采用动态开小窗与最小二乘法相结合的方法准确提取到了焊缝特征点。该算法能有效去除飞溅、烟尘等干扰,实时性好。

关键词：灰度形态学图像处理结构光视觉传感顶帽变换

基于结构光视觉的GTAW送丝位置实时传感技术研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2023年第3期56卷 260-266页

作者：武少杰李宏利天津大学材料科学与工程学院天津300350 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 天津市现代连接技术重点实验室天津300350

核电反应堆冷却剂管道(主管道)是连接反应堆压力壳与蒸汽发生器之间的主要承压设备,被称为核电的“主动脉”.主管道焊接通常采用钨极氩弧焊(gas tungsten arc welding,GTAW)工艺,通过轨道小车进行全位置焊接.然而,受限于坡口的一致性以... 详细信息

核电反应堆冷却剂管道(主管道)是连接反应堆压力壳与蒸汽发生器之间的主要承压设备,被称为核电的“主动脉”.主管道焊接通常采用钨极氩弧焊(gas tungsten arc welding,GTAW)工艺,通过轨道小车进行全位置焊接.然而,受限于坡口的一致性以及设备的稳定性,焊丝与熔池之间的相对位置(简称为送丝位置)在焊接过程中不可避免地出现偏移,破坏了熔池稳定,进而对焊接质量造成严重影响.此外,焊接过程中的高亮弧光以及高温也进一步加大了送丝位置传感的难度.针对以上问题,本文基于结构光视觉传感法,通过分析送丝位置对熔池形貌的影响机制,研究熔池形貌与结构光反射图样之间的对应关系,获得一种能够有效判断主管道GTAW焊接过程中送丝位置的传感方法.试验结果表明,结构光视觉传感技术能够利用熔池表面的镜面特性,将熔池表面的振动状态放大.当送丝位置位于熔池前端时,在熔池前端出现凹陷,并且反映为反射图样右端位置的点阵集中.当送丝位置位于熔池内部时,根据焊丝熔化状态又分为大电流和小电流两种情况:当电流较小时,焊丝在熔池与电弧热量的共同作用下熔化,使得熔池内部出现凹陷,并反映为反射图样中部的点阵集中;当电流较大时,焊丝在电弧热量的作用下熔化,滴入熔池并引起熔池振荡.因此,基于结构光视觉技术能够有效地获取焊丝与熔池的相对位置关系.

关键词：结构光视觉传感钨极氩弧焊送丝位置反射图样

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焊缝成形线结构光视觉检测方法研究

制造技术与机床 2022年第3期 132-137页

作者：胡丹张艳喜王静静高向东广东工业大学广东省焊接工程技术研究中心广东广州510006

针对焊缝尺寸测量和表面成形质量评估问题,研究一种基于线结构光的焊缝视觉成形检测系统。在详细论述结构光视觉传感器的组成结构以及标定过程的基础上,优化图像预处理流程,提出了基于边界限定的灰度重心法来提取激光条纹中心线。以单... 详细信息

针对焊缝尺寸测量和表面成形质量评估问题,研究一种基于线结构光的焊缝视觉成形检测系统。在详细论述结构光视觉传感器的组成结构以及标定过程的基础上,优化图像预处理流程,提出了基于边界限定的灰度重心法来提取激光条纹中心线。以单像素的激光条纹为信息源表征焊缝轮廓,融合多特征点提取算法实现激光条纹轮廓特征点的检测并基于特征点建立角焊缝的尺寸计算模型,最终实现焊缝尺寸测量。结果表明:该焊缝成形视觉检测系统能满足焊缝检测性能的要求。

关键词：焊缝成形结构光视觉传感图像处理小波模极大值多尺度

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基于主动光视觉传感的焊缝自动跟踪系统研究

基于主动光视觉传感的焊缝自动跟踪系统研究

作者：龚国基华南理工大学

学位级别：硕士

由于手工焊接存在生产效率低、工作环境恶劣等问题,焊接机器人逐渐在国内的众多生产制造领域得到应用。然而前工序的定位误差和焊接过程出现的热变形可能导致示教编程获得的机器人焊接轨迹偏离实际的焊缝轨迹,从而影响焊接质量。为此,... 详细信息

由于手工焊接存在生产效率低、工作环境恶劣等问题,焊接机器人逐渐在国内的众多生产制造领域得到应用。然而前工序的定位误差和焊接过程出现的热变形可能导致示教编程获得的机器人焊接轨迹偏离实际的焊缝轨迹,从而影响焊接质量。为此,本文研了制基于主动光视觉传感的焊缝跟踪系统,采用基于图像处理和时空上下文学习的焊缝特征点提取算法,以实现在强烈的弧光、飞溅、尘烟等干扰下,实时检测焊缝特征点,并驱动机器人完成自动跟踪焊接。本课题的研究获得国家04科技重大专项项目(编号:2015ZX04005006,五千台具有完全自主知识产权的面向机床自动化生产的机器人开发及产业工程)和广东省科技重大专项项目(编号:2014B090920001,面向数控机床与机器人集成一体化技术的研究)的资助。本文建立了以结构光为主动光的激光视觉三维测量数学模型,针对数学模型所需的摄像机内参数和激光平面方程,研究了摄像机和激光平面的标定方法,完成标定实验,获得了所需的参数。针对结构光视觉传感器与三轴机器人平台组成的Eye-in-Hand系统,提出了一种手眼标定算法,获得了摄像机坐标系与三轴机器人基坐标系的变换关系,实现了像素坐标系和基坐标系的转换。焊缝跟踪系统的一个重要技术指标是测量点与焊接点之间的距离。该距离越小,系统的综合性能越高,但弧光和飞溅对视觉传感器的干扰越严重,从而导致测量精度下降甚至测量失败。为此,本文提出了一种基于图像处理和时空上下文学习的焊缝特征点提取算法。焊接开始前,基于图像处理提取初始特征点,其过程包括滤波、阈值分割、形态学修正、ROI提取、中心线提取和特征点提取;焊接开始,利用初始特征点的时空上下文信息进行建模,通过模型对当前图像特征点的位置进行估计,再利用当前特征点的时空上下文信息对模型进行更新,用于下一帧图像的估计;通过噪声污染程度评估,检测出污染程度较低的图像,基于图像处理方法提取实际特征点并对模型进行修正。该算法大大提升了系统的抗干扰能力。设计和研制了一套基于TwinCAT实时控制软件的三轴机器人焊缝跟踪实验平台,控制系统包括运行于TwinCAT实时核的实时运动控制模块和运行于Windows的上位机软件模块。在此平台上分别进行了焊缝特征点提取实验和焊缝轨迹跟踪实验。实验结果表明:在存在强烈弧光和飞溅的工况下,系统能够正常进行实时自动跟踪焊接,测量点与焊接点的最小距离可达30mm,视觉传感器测量频率可达30Hz,跟踪的平均绝对误差小于0.4mm,能满足实际焊接生产的需求。

关键词：结构光视觉传感焊缝跟踪图像处理时空上下文特征点提取