PAW视觉传感焊缝跟踪检测系统的设计与实现

采用低成本电荷耦合器件制作了焊接过程视觉传感器，实现了一种等离子弧焊焊缝实时跟踪系统．从PAW熔池后方拍摄获取图像，识别出了熔池图像最亮点，以它作为熔池中心得到了焊缝偏差的实时检测曲线．采取双缓冲图像采集和多线程程序设计方法，设计了相应的实时控制软件，其检测周期可达43ms，较好地满足了焊缝跟踪的实时性要求．通过分析，找出了系统的瓶颈，并指出该系统实现更高性能的途径在于采用高速摄像头和高速采集卡．     

图像分割方法在焊缝跟踪过程中的应用

为提高焊缝超声波探伤的实时跟踪,提出将图像分割方法应用于白线跟踪法和激光跟踪法两种不同焊缝跟踪系统中。一种是采用Hough变换边缘检测法对检测图像中的目标边缘进行提取,另一种是利用区域增长法对检测图像中的目标区域和背景区域进行有效区分,这两种方法都能很好地提取出图像中的目标特征信息。仿真结果表明,两种图像分割算法在焊缝跟踪过程中能够准确地识别出焊缝的特征信息,确保跟踪系统的实时性。     

基于图像配准的焊区高动态范围成像信息融合

针对集装箱波纹板等高速熔化极活性气体保护焊中熔池及其前区相连焊缝区域照度分布梯度较大,普通工业相机难以对其稳定、完整成像,进而在焊接过程中引导焊枪运动,在双靶面成像系统的基础上,进一步提出一种基于图像配准技术的熔池及其前区相连焊缝感兴趣特征精确、高效及鲁棒性成像信息融合方法.该方法先对获取的不同源图像进行预处理并分别提取感兴趣特征;然后,依据双靶面配准规则,将一成像靶面的成像特征映射到另一成像靶面的坐标系中;接着,基于数组运算对变换后的双靶面图像进行扩展,得到基准、图幅大小一致的图像;最后建立双靶面成像系统的并行融合算法,实现焊区非同源图像感兴趣信息的高效融合,为直视式焊缝跟踪过程中焊枪相对待装配焊缝中心线的实时偏离量的监测提供理论及技术支持.     

视觉传感机器人焊缝跟踪系统

利用环形激光扫描传感器,建立了一种用于焊缝定位与焊缝跟踪的孤焊机器人视觉传感系统,基于图像分割、特征提取和三维计算等技术,实现了待焊工件形状位置信息的三维数值计算,并以对接焊缝和斜坡焊缝为对象进行了焊缝定位和焊缝跟踪试验.结果表明,提出的弧焊机器人视觉系统能够实时获得被焊工件的形位信息,实现焊缝的实时定位与跟踪.     

管道焊缝跟踪控制系统

应用Labview软件编制焊缝跟踪系统中运动控制卡的执行程序来实时检测焊缝中心位置,并对处理焊缝图像的工控机、焊缝跟踪系统的传感器和执行器进行了改进,针对焊接时焊缝参数不确定的情况,焊缝跟踪控制系统还采用了模糊推理算法,经过试验证明管道焊缝跟踪控制系统具备良好的灵活性、扩展性、可靠性和实时性。     

基于红外温度场的焊接质量在线检测方法

利用红外热成像实时无损检测技术对TIG焊接过程中焊缝可能出现的缺陷进行实时检测,以及对工艺参数进行实时监测和优化.红外测温是一种潜在的无损检测技术,它可以有效地用于结构完整性检测和缺陷分析,评价在不同焊接工艺参数条件下的焊接质量.缺陷部位使被检测表面产生温差,在热作用下会在表面产生不同的能量分布,可通过信号处理,热图像的解析,判断缺陷的类型和位置.夹渣和焊缝偏移处红外热成像图上呈现出明显不同的温度分布.当焊接速度由0.4m/min降到0.24m/min时,红外热图像颜色变浅,焊缝的熔池宽度变大.当钨极高度增加,电压增大,电弧分布半径增大,熔池深度略有减小而熔池宽度增大.进一步验证了焊接参数的变化对温度场分布和熔池宽度的影响,并对缺陷进行了实时定性检测.     

集装箱薄板的对接焊缝视觉跟踪系统

根据集装箱薄板对接焊缝的特点,设计了一种具有高可靠性、能够在工业现场长期应用的视觉跟踪系统.采用基于数字信号处理器(DSP)的智能摄像头采集并处理焊缝图像,提取焊缝特征,输出焊缝偏差到PLC,使用PLC与步进电机实现焊接过程中的焊缝实时纠偏控制.现场实验结果表明,所设计的焊缝跟踪系统能够满足焊缝跟踪的精度要求,具有实际应用价值.     

白线焊缝跟踪系统中的图像处理方法

设计了适合于白线焊缝跟踪系统的图像处理算法,利用同态滤波、二值化等方法实现对采集图像的预处理,运用Hough变换法提取图像的特征边缘,并由此确定边缘位置,通过D/A转换将位置偏差量反馈成电压,控制伺服电机推动探架转动,保证探头实时跟踪焊缝.实验结果表明,该图像处理算法检测效果理想,检测精度达到±1 mm内.     

基于结构光的螺旋管焊缝自动跟踪系统

针对国内螺旋管焊缝超声波探伤检测设备中尚无可靠实用的焊缝自动跟踪系统这一突出问题,设计并研制了一种基于结构光的螺旋管焊缝自动跟踪系统.系统以激光为主动光源,以CCD摄像头为传感器件,由工控机对获取的焊缝图像采用文中所述算法进行实时处理,得到偏差信号送入伺服电机系统控制执行机构动作,从而实现焊缝自动跟踪.系统实时性好,跟踪精度高,已获得实际应用.     

基于图像技术的焊缝跟踪系统算法研究

焊缝跟踪系统是焊接自动化的关键技术,通过对焊缝图像实时采集处理,实现调整焊枪位置准确跟踪焊缝的目的。本文对焊缝图像处理的算法进行了探讨。     

基于粒子滤波的结构光实时焊缝跟踪技术

针对弧焊中的电弧、飞溅等强光干扰,提出了一种结构光焊缝跟踪实时图像处理技术,研制出焊缝跟踪视觉传感器.首先对焊缝特征区域进行识别和捕获,提取焊缝特征模板,利用焊缝序列图像的相关性对焊缝位置变化进行观测,并对其后验概率进行评价;在此基础上,采用粒子滤波对焊缝实现实时跟踪.结果表明,其相关品配能够有效地消除弧光、飞溅的干扰,其焊缝特征模板的实时更新使得焊缝跟踪能够适应形状变化的焊缝,其特征区域约束和快速相关算法能够有效地提高跟踪的实时性.将所研究的系统在PC104(PIII 1.6 GB)处理平台上,于弧焊接距离传感器20mm且无遮挡情况下进行实验测试,结果发现其跟踪效果良好,每帧处理速度达10 ms,焊缝跟踪精度达0.5 mm.     

2219铝合金变极性钨极惰性气体保护焊的焊缝成形模糊控制系统

以航天薄壁结构件用2219铝合金变极性钨极惰性气体保护焊(GTAW)为背景,设计和研制了一套基于多信息传感的机器人变极性GTAW焊缝成形模糊控制系统.采用视觉传感系统实时获取焊缝的间隙和错边量,并利用相应的图像处理方法获取液态2219铝合金熔池的正面特征信息;采用模糊逻辑控制方法进行焊缝参数的在线调整和补偿控制,以确保焊缝熔透及其成形的均匀性.结果表明,对于厚度为8mm的2219铝合金对接焊,采用所设计的模糊控制系统能够根据焊缝的间隙量和错边量来实时调整焊接电流和送丝速度,使其熔池正面宽度较为稳定,从而保证了焊缝熔透及其成形均匀.     

实时跟踪焊缝特征的感兴趣区域特征提取算法

针对国产自主品牌机器人,基于感兴趣区域自适应获取方法设计开发了具有独立知识产权的机器人视觉焊缝跟踪系统,用于实时采集并处理焊缝图像,准确地获取焊缝特征值并进行了相关焊缝跟踪实验.结果表明,跟踪系统实时性好,纠偏准确,鲁棒性强.     

基于单运动目标的PTZ检测跟踪系统设计

针对现有PTZ系统在背景图像动态变化时,对于恶劣环境、低照度和光线不足等容忍度差,误检率高,难以同时达到准确、实时、可靠等跟踪要求的缺点,提出了一种新型PTZ检测跟踪系统.运用自适应背景差分法分割出运动目标;采用改进的OSTU算法获得动态阈值;通过帧间差的结果控制背景累计更新;使用投影法实现运动目标的精确定位.在CamShift算法基础上加入Kalman滤波进行运动预测,实现了对运动目标的PTZ实时跟踪.在VC+ +环境中,利用图像采集卡和快球进行高速图像采集与云台控制,以行人为运动目标进行测试.结果表明,该系统实现了运动目标的检测、定位和PTZ跟踪;从其统计的检测率和运行时间看,有很好的鲁棒性和实时性.     

数学形态学在自动焊接过程熔池图像识别中的应用

报告利用数学形态学对CCD摄取的焊接过程熔池图像后期处理的方法与结果.实验结果表明,通过一定的算法,焊接过程中的熔池图像尺寸,熔池边沿、焊缝位置等焊接参数都可以提取出来,从而为焊缝跟踪提供正确依据.     

基于激光扫描的焊缝成形尺寸测量

提出了一种基于激光扫描获取焊缝成形尺寸的视觉测量方法.搭建了一套焊缝表面成形视觉成像系统并进行系统标定;实时采集投射激光条纹的焊缝视觉图像,采用中值滤波、二值化分割、骨络化和形态学图像处理方法实现了图像中线激光条纹的提取和细化;以细化的条纹图像为信息源来表征焊缝成形轮廓,并建立了焊缝宽度和焊缝长度的检测算法.实测结果表明,所提出的激光条纹辅助视觉测量方法能够实现焊缝成形尺寸的非接触自动测量,测定的焊缝宽度及焊缝长度可以满足焊缝成形表征的需求.     

铜熔池信息视觉检测和图像处理研究

建立了一个近红外CCD熔池动态信息的图像检测系统，用于钢表面铜熔池视觉信息的检测。应用窄带滤光技术成功地解决了强弧光干扰，在获取清晰的焊接熔池区图像的基础上，研究了焊缝熔池几何尺寸的边缘检出方法，获得了满意的熔池边缘特征图像。     

一种主从摄像瞳孔实时精确检测系统

针对瞳孔实时精确检测,提出了一种主从摄像机随动跟踪人眼图像捕获系统用于捕获人眼图像.主摄像机用于定位人脸,从摄像机在云台控制下实时跟踪人眼区域并采集高分辨率人眼图像.为了提高系统的动态性能,针对来自主摄像机分辨率1280×960的人脸图像,采用了一种AdaBoost人脸检测与MOSSE目标跟踪的融合算法,实现了60 fps的人脸快速定位.采用语义分割网络对来自从摄像机的人眼图像进行瞳孔粗定位得到瞳孔感兴趣区域,对瞳孔感兴趣区域采用椭圆拟合算法进行瞳孔精检测.实验结果表明所提出的检测系统及方法可以实现18 fps的瞳孔检测,瞳孔图像有效像素可达2 500以上,检测重复性可达±1.06%.      

焊接熔池信息图像检测和处理

文章建立了一个近红外CCD熔池动态信息的图像检测系统,用于PTIG焊熔池视觉信息的检测。应用窄带滤光技术成功地解决了强弧光干扰,在获取清晰的焊接熔池区图像的基础上,研究了焊缝熔池几何尺寸的边缘检出方法,获得了满意的熔池边缘特征图像,为智能化高质量焊接提供了技术基础。     

白线焊缝跟踪系统中的图像处理方法

设计了适合于白线焊缝跟踪系统的图像处理算法,利用同态滤波、二值化等方法实现对采集图像的预处理,运用Hough变换法提取图像的特征边缘,并由此确定边缘位置,通过D/A转换将位置偏差量反馈成电压,控制伺服电机推动探架转动,保证探头实时跟踪焊缝。实验结果表明,该图像处理算法检测效果理想,检测精度达到±1 mm内。