基于線結(jié)構(gòu)光視覺的焊縫余高和熔寬檢測.pdf

1、目前，對于焊縫的拋光打磨，工業(yè)現(xiàn)場主要依靠人工通過肉眼觀察焊縫外觀以及使用千葉片或者砂輪等來進行打磨作業(yè)。這種作業(yè)方式不僅效率低下，且其拋磨精度和穩(wěn)定性比較差。機器視覺技術(shù)的發(fā)展為解決焊縫拋磨提供了一種新的思路，尤其是線結(jié)構(gòu)光視覺在焊縫檢測中的應(yīng)用，能夠很好的解決上述問題。在焊縫拋磨中最重要的參數(shù)即余高以及熔寬，因此本文對焊縫檢測所涉及到的關(guān)鍵技術(shù)進行了初步研究。
　　本文首先從系統(tǒng)層面介紹了整個線結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)以及其原理。根據(jù)實

2、際工況需求，對線結(jié)構(gòu)光光路進行了設(shè)計并對CMOS相機進行選型；考慮到焊縫材料特征，選擇了650nm波長的激光發(fā)生器，采用了窄帶濾光片來濾除環(huán)境光干擾；通過以上視覺元件的結(jié)構(gòu)，結(jié)合機器人末端尺寸，對視覺傳感器夾具進行了設(shè)計，并最終搭建了焊縫余高和熔寬檢測實驗系統(tǒng)。
　　為了建立相機中像素坐標(biāo)與三維空間的關(guān)系，對視覺系統(tǒng)進行了標(biāo)定。首先建立了相機的數(shù)學(xué)模型，并利用張氏標(biāo)定法對相機進行了標(biāo)定，獲得了相機的內(nèi)參；利用平面棋盤作為標(biāo)定參照物

3、；對線結(jié)構(gòu)光進行了標(biāo)定，并得到了線結(jié)構(gòu)光平面方程；在上述內(nèi)參模型的基礎(chǔ)上利用兩步法對機器人手眼關(guān)系進行了標(biāo)定，并得到了手眼關(guān)系矩陣。
　　應(yīng)用隨機抽樣一致性（RANSAC）算法對焊縫圖像進行了處理，提取出焊縫余高以及熔寬信息。首先對采集到的焊縫圖像進行預(yù)處理，得到二值化圖像；通過邊緣提取得到激光條紋邊緣圖像，采用改進了的平均法得到單像素激光中心線；通過RANSAC算法可得到其數(shù)學(xué)模型，并動態(tài)設(shè)定感興趣區(qū)域（ROI）；在此ROI中，