焊缝跟踪系统中的图像处理技术研究

论文摘要

随着图像处理技术的发展和计算机运算速度的提高,处理速度大大加快,使得图像处理技术在工业上的应用也成为现实。本文重点研究了焊缝跟踪中的各种图像处理方法,深入探讨了图像处理的算法。焊缝跟踪系统的原理,即先通过摄像头采集焊缝图像,把图像通过电缆传到图像采集卡,在上位机上使用VB编写的程序进行图像处理,寻找焊缝的位置,然后把得到的焊缝位置信息传到下位机,控制驱动装置以达到焊枪跟踪焊缝的目的。本课题通过改变摄像头的位置、辅助光源灯光的强度、焊接电流的大小以及在摄像头前增加滤光片的方法,研究分析了各种情况下图像变化的规律,最终确定了合适的滤光片以及理想的焊缝跟踪状态。文中介绍了焊缝图像识别的步骤以及各种处理方法的算法,涉及了图像校正、锐化、二值化和细化等内容。详细介绍了图像二值处理算法中阈值的确定方法和焊缝提取方法,对阈值的选择传统算法做了改进并给出新的公式,新算法的空间复杂度和时间复杂度都大大减小,使用新的阈值算法处理的图像保留更多的焊缝信息,更利于焊缝图像识别。通过不同算法的处理效果比较,最终确定了一个相对利于焊缝识别的图像处理方法,为实现焊缝跟踪打下良好的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出及意义
• 1.2 焊缝跟踪的现状与发展趋势
• 1.3 焊缝跟踪的主要系统分类
• 1.3.1 直接电弧式焊缝跟踪系统
• 1.3.2 接触式焊缝跟踪系统
• 1.3.3 非接触式焊缝跟踪系统
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 第二章 焊缝跟踪系统的设计
• 2.1 焊缝跟踪系统的组成和原理
• 2.2 焊枪动作实现的控制
• 2.3 系统的标定
• 2.3.1 步进驱动的标定
• 2.3.2 CCD的标定
• 第三章 焊枪控制部分程序的设计
• 3.1 通讯协议的制定
• 3.2 通讯程序的设计
• 3.3 焊接小车的驱动
• 3.4 焊枪动作的控制
• 3.4.1 PLC控制部分程序
• 3.4.2 焊缝偏差控制
• 3.5 软件的功能分析和界面设计
• 第四章 焊缝图像处理及实现
• 4.1 图像处理技术在焊接中的作用
• 4.2 图像的采集及预处理
• 4.2.1 图像的采集方案
• 4.2.2 图像的几何形变及校正
• 4.2.3 辅助光源对图像采集的影响
• 4.2.4 滤镜在图像采集中的作用
• 4.2.5 摄像头位置改变对图像采集的影响
• 4.2.6 图像处理中的两种滤波方法
• 4.3 图像后处理
• 4.3.1 图像锐化处理
• 4.3.2 图像的对比度调整
• 4.3.3 图像的直方图
• 4.3.4 常用的阈值选取方法
• 4.3.5 对Otsu方法的改进
• 4.3.6 图像二值化
• 4.4 焊缝位置的确定
• 4.4.1 二值图像的边缘提取
• 4.4.2 几种边缘检测算子的比较
• 4.4.3 焊缝坐标值的确定
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢