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摘 要:焊接是工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵一環(huán)，特別是近年來(lái)，工業(yè)制造技術(shù)的快速更迭，對(duì)其提出了更高更嚴(yán)苛的要求.傳統(tǒng)焊接技術(shù)，受到人為因素的制約，生產(chǎn)流程復(fù)雜，生產(chǎn)效率的提高遭遇瓶頸.解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵便是焊接過(guò)程的自動(dòng)化，這也正是焊接行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì). 焊接自動(dòng)化的關(guān)鍵問(wèn)題是焊縫的自動(dòng)跟蹤，而跟蹤的前提是焊縫的自動(dòng)識(shí)別.激光視覺引導(dǎo)的智能焊接機(jī)器人將焊縫圖像識(shí)別與機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)結(jié)合，能夠有效解決焊縫自動(dòng)識(shí)別和跟蹤難題. 為了實(shí)現(xiàn)激光視覺引導(dǎo)焊縫識(shí)別和跟蹤，本文以六軸DENSO工業(yè)機(jī)械臂為主體，組建視覺引導(dǎo)焊縫識(shí)別、跟蹤平臺(tái)，構(gòu)建結(jié)構(gòu)光引導(dǎo)機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型，主要包括相機(jī)線性模型、相機(jī)非線性模型、相機(jī)外參模型、線結(jié)構(gòu)光引導(dǎo)機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型以及機(jī)器人視覺手眼模型. 激光視覺引導(dǎo)焊縫識(shí)別、跟蹤系統(tǒng)中的焊縫圖像處理部分，主要包括焊縫圖像特征分析及預(yù)處理、焊縫圖像二值化、興趣區(qū)間估算、光條細(xì)化和霍夫變換.介紹了硬件和軟件2方面的圖像預(yù)處理方法，分析了焊縫圖像二值化算法的效果，詳細(xì)闡述了興趣區(qū)間估算的流程，進(jìn)一步分析了光條細(xì)化算法的優(yōu)劣，最后給出了霍夫變換的原理和方法. 完成焊縫圖像識(shí)別實(shí)驗(yàn)，對(duì)焊縫圖像識(shí)別的關(guān)鍵技術(shù)：光條細(xì)化和霍夫變換進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，針對(duì)對(duì)接焊縫的特點(diǎn)提出了對(duì)應(yīng)的特征提取策略，從而提高焊縫識(shí)別算法的魯棒性.并在Matlab環(huán)境下編寫程序，進(jìn)行算法仿真.通過(guò)測(cè)試，系統(tǒng)可以做到穩(wěn)定、精確的識(shí)別焊縫，速度和精度能基本滿足工業(yè)要求. 關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)光視覺；焊縫識(shí)別；特征提取；算法仿真；圖像處理
目錄 摘要 abstract 第1章 緒論-1 1.1 課題研究的背景及意義-1 1.2 激光視覺引導(dǎo)焊縫識(shí)別與跟蹤的發(fā)展現(xiàn)狀-1 1.2.1 國(guó)外現(xiàn)狀-2 1.2.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀-3 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容-3 第2章 激光視覺引導(dǎo)機(jī)器人系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型-5 2.1 結(jié)構(gòu)光引導(dǎo)焊接機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)-5 2.2 相機(jī)成像模型-6 2.2.1 相機(jī)線性模型-6 2.2.2 相機(jī)非線性成像模型-7 2.3 線結(jié)構(gòu)光測(cè)量模型-8 2.3.1 面面模型-8 2.3.2 線面模型-9 2.4 機(jī)器人視覺的手眼模型-10 2.5 本章小結(jié)-11 第3章 焊縫識(shí)別關(guān)鍵理論介紹-13 3.1 圖像預(yù)處理-13 3.2 二值化-14 3.3 興趣區(qū)間估算-15 3.4 光條細(xì)化-16 3.5 霍夫變換-17 3.6 本章小結(jié)-18 第4章 對(duì)接焊縫識(shí)別方案及實(shí)驗(yàn)-19 4.1 對(duì)接焊縫識(shí)別方案-19 4.2 對(duì)接焊縫識(shí)別實(shí)驗(yàn)-20 4.3 本章小結(jié)-22 第5章 結(jié)論與展望-23 5.1 結(jié)論-23 5.2 不足之處及未來(lái)展望-23 參考文獻(xiàn)-25 致 謝-27 附錄A：Matlab仿真代碼-28 |
