基于视觉的激光焊接焊缝宽测量毕业论文

 2021-04-07 02:04

摘 要

基于视觉激光焊接焊缝宽测量是焊缝跟踪测量系统的一部分,它是在焊接前进行焊缝的视觉测量来判断焊接方式,在焊接中是否要进行调整,焊缝在一定范围内,则不需要对焊接材料进行调整,如果焊接焊缝过宽则需要进行修改,视觉测量焊缝宽度在生产生活实际中的应用还是非常广泛的。

通常的来讲,视觉传感技术、图像处理技术和误差控制技术是焊缝跟踪测量的三个重点,以后的研究的方面也将围绕着这三个关键技术来进行,但是现在来说,这三项技术还是较少地应用到实际生产当中的。

本次实验的研究目的就是探求面光源测量焊缝的可行性,以及焊接焊缝的视觉测量的误差来源和如何减少这种误差。视觉测量焊接焊缝相关的实验已经做了很多了,但是这些实验所用的大都是结构光或者雷射光,面光源成像的实验类型较少,我们所做的这是实验还是有很大的开拓性的。

本次实验的研究方法是做对比实验,有两次对比,一种是正打光源与背打光源的对比,经过实验论证,背打光源的效果更加理想;另一种是1mm厚度的钢板和2mm厚度的钢板测量数据对比,1mm焊缝与2mm、3mm焊缝对比,厚度越小,平均像素宽度值越大,我们可以得出结论,钢板厚度越厚,焊缝测量越小,实验结果的误差越小。

1mm焊缝的测量上下波动较大,2mm和3mm的焊缝测量波动较为平稳,误差较小。测量钢板的焊缝,越靠近中间的位置图像波动越小,越靠近两边波动越厉害,与面光源和CCD图像传感器的位置有关。2mm厚度的焊缝的单位像素宽度值平均要小于1mm的厚度钢板同等焊缝的单位像素宽度值,由此我们可以分析排除其他误差的影响,这是由于透光率不同造成的,1mm厚度的钢板由于光的散射,透过焊缝的光更多,所以它的单位像素宽度值也更高。

同样宽度的钢板,随着焊缝之间的距离增大,单位像素宽度值也增大。

关键词视觉测量 激光焊接 CCD图像传感器 CCD工业相机 图像处理

Laser weld width measurement based on vision

English abstract

The visual laser welding seam width measurement is a part of the seam tracking measurement system based on vision measurement, it is to weld before welding to determine whether to adjust the welding method in welding, welding in a certain range, do not need to adjust the welding materials, welding seam is too wide if need to be modified. The application of visual measurement of the weld width in the production and life practice is very extensive.

Generally speaking, the visual sensing technology, image processing technology and error control technology are three key weld tracking measurement, future studies will also be around the three key technologies to carry out, but for now, these three technologies or less applied to actual production.

The research purpose of this experiment is to explore the feasibility of measuring the weld surface light source, and visual measurement error sources of the weld and how to reduce the error. The visual measurement of welding experiments of the weld have already done a lot, but for these experiments are mostly structured light or Lei Sheguang, fewer types of surface light source imaging experiment this is what we do, there are still a lot of pioneering experiments.

The research method of this experiment is to do experiments, two times contrast, a comparison is light and back light source, through experiments, back light effect is more ideal; the other is a comparison of steel plate thickness measurement data of 1mm and the thickness of 2mm, 1mm and 2mm 3mm weld seam. Contrast, the smaller the thickness, the average width of the pixel value is bigger, we can conclude that the thickness of the steel plate thickness measurement of weld seam is small, the error of experimental results is small.

Measurement of 1mm weld fluctuation, weld measurement fluctuation of 2mm and 3mm is relatively stable, the error is smaller. Measurement of weld seam for steel plate, the image position fluctuation is more close to the middle of the smaller, more close to the fluctuations on both sides of the more powerful, the unit pixel and a surface light source and CCD image sensor is related to the location of the thickness of.2mm weld width the unit pixel equivalent plate weld thickness should be less than 1mm of the width of the average value, thus we can analyze the influence of the exclusion of other errors, this is due to different light transmittance caused by 1mm, the thickness of the steel plate due to the scattering of light, more light through the weld, so the width of the unit pixel valueAlso higher.

In the same width, the width of the unit pixel increases as the distance between the welds increases.

Keywords: vision measurement, laser welding, CCD image sensor, CCD, industrial camera, image processing.

目录

第1章 绪论 1

1.1本论文的背景和意义 1

1.2本论文的主要方法和研究进展 1

1.3本论文的主要内容 2

第2章 实验原理 3

2.1 CCD图像传感器成像原理 3

2.2 焊缝测量原理 4

2.3 图像处理原理 4

第3章 实验研究的方法和内容 5

3.1 实验方案 5

3.11实验目的 5

3.12实验器材 5

3.13实验意义 6

3.1.4实验步骤 6

3.2 准备工作 9

3.21 实验基础知识的掌握和准备实验材料 9

3.2.2实验前的准备工作 11

3.2.4图像处理工具综述 13

3.3 图像采集 16

3.3.1钢板摆放和面光源的放置 16

3.3.2 CCD图像传感器的位置 16

3.3.3图像采集的流程 17

3.3.4面光源的位置 18

3.3.5视觉测量技术综述 20

3.3.6图像采集的实验操作 22

第4章 图像处理 26

4.1图像处理综述 26

4.2采集图像的分类存储 26

4.3采集图像的初步处理 26

4.4对二值化处理后的边缘检测处理 28

4.5抓取测量焊缝像素点 29

第5章 数据分析以及处理 31

5.1宽度表格的绘制 31

5.2焊缝误差折线图 32

第6章 实验结论 36

参考文献 37

第1章 绪论

1.1本论文的背景和意义

激光焊接是利用高热量激光束作为热源的一种焊接方法,是当下较为先进的一种焊接方法,在激光焊接前,要对焊缝进行宽度测量,以便能够精准地把握焊接的程序控制。如果焊缝小的话可以直接进行焊接流程,焊缝大的话则需要进行一系列地处理,因此,在进行焊接之前,焊缝的测量是十分有必要的,我们通常把焊接前采用视觉测量焊缝的这一个过程,称为基于视觉的激光焊接焊缝测量。

以往在焊缝测量的时候,是采用肉眼直接测量的,这种测量方法虽然简单有效,但是误差往往会很大,并且还不能有效地进行焊缝跟踪测量,随着科技的发展,直接测量的方式逐渐被淘汰,现在在焊接过程中,尤其是激光焊接,都采用工业相机获取相关图像对数据分析处理,来提高焊接的精度、速度和效率。

1.2本论文的主要方法和研究进展

基于视觉传感的焊缝技术在目前已经得到了很大发展,通常的来讲,视觉传感技术、图像处理技术和误差控制技术是焊缝跟踪测量的三个重点,以后的研究的方面也将围绕着这三个关键技术来进行,但是现在来说,这三项技术还是较少地应用到实际生产当中的。在视觉传感技术的应用中,现在研究的主流是采用CCD的结构光法和直接拍摄电弧法,这两种方法各有优缺点,但它会随着视觉传感器的不断发展和采集方法的逐步改进,从而而不断发展。至于焊缝图像的图像处理方法,仍将是图像预处理、图像分割、边缘检测等传统方法大行其道,随着研究的不断深入,一些新的方法也将得到应用。经典控制和智能控制相互结合的控制策略将是焊缝跟踪的自动控制主要方法。更可喜的是,专家系统的开发和广泛应用也将是以后的研究热点,并将会有突破。可以预见,随着它们的发展,视觉传感的焊缝跟踪技术的应用将越来越广泛。

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