基于FPGA的焊縫圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、焊縫位置的實(shí)時(shí)檢測(cè)是智能焊接機(jī)器人視覺(jué)跟蹤系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，在焊縫圖像處理過(guò)程中，由于獲取焊縫位置時(shí)需要處理的圖像數(shù)據(jù)比較大，在一些應(yīng)用場(chǎng)合存在系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的問(wèn)題。本文設(shè)計(jì)一種以FPGA處理器為核心的線結(jié)構(gòu)光焊縫圖像處理系統(tǒng)，提高了焊縫特征點(diǎn)的提取速度，從而輔助上位機(jī)更快速地獲取焊縫坡口的位置、深度及形狀等信息。
　　本系統(tǒng)具備焊縫圖像處理與圖像采集功能，包含線結(jié)構(gòu)光焊縫圖像的采集、圖像緩存、圖像處理、圖像顯示以及FPGA與上位機(jī)

2、的千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信部分。線結(jié)構(gòu)光視覺(jué)傳感器的CCD相機(jī)輸出的模擬視頻信號(hào)經(jīng)ADV7180模數(shù)轉(zhuǎn)換后，由FPGA芯片控制實(shí)現(xiàn)了一幀圖像的SDRAM緩存;VGA顯示控制模塊讀取SDRAM緩存的圖像數(shù)據(jù)并進(jìn)行圖像處理;通信部分完成基于RGMII接口、UDP/IP協(xié)議的千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信，可使有效圖像數(shù)據(jù)的傳輸速率達(dá)到99MB/s，從選擇圖像數(shù)據(jù)到傳輸給上位機(jī)第一個(gè)有效數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔為6.39μs。
　　圖像處理部分充分利用FPGA并行

3、處理的優(yōu)勢(shì)，研究了基于FPGA的線激光條紋中心線的提取方法以及焊縫特征點(diǎn)的提取方法。激光條紋的中心線提取方法充分利用了激光條紋的數(shù)據(jù)規(guī)律，有效避免了結(jié)構(gòu)光焊縫圖像的反光區(qū)域影響。焊縫特征點(diǎn)的提取采用點(diǎn)斜率分析和最小二乘法相結(jié)合的檢測(cè)的方法，較為準(zhǔn)確地給每個(gè)激光條紋中心線段進(jìn)行了基于最小二乘法的直線擬合，最后計(jì)算出擬合線交點(diǎn)得到焊縫特征點(diǎn)坐標(biāo)。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)證明，本文對(duì)焊縫特征點(diǎn)的提取具有較好的抗干擾能力，特征點(diǎn)誤差小，符合焊縫跟蹤控制系