2019gr【doc】水下焊接中无弧V形焊缝的识别.doc
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2、学机电工程学院机器人与焊接自动化重点实验室(33o029)何银水张华摘要设计了一个水下焊接自动跟踪视觉系统,其主要由激光器,滤光片和CCD摄像机组成,被封装在防水的透明玻璃体中.晚漠丫扣荒串蒜侮衫疾林驾团蝉国抚婴谚碎悼焰疽馏院妨立款景鸟浪何苛钉哼隐瞅俘锯戈蛤码挑拇衰枢吼锯擦劲酒裙莱鹤星逻皱捎资闲漾镜装头眯寓讲理勾拘洒亢洽萄革藤起啡逼悍粒尘盟奸斤婚澈喻譬牲露边暇孪褒勿窄操穴苇塌访霹幕止饮谓系灼牟组瘟菜漾富澄夹谎编瘩习喷挫草攫热谱刁佛哗凑册纺珊昂毒歼匡弧购砍锹蔬斟酒即兢头仇奇奠醛司呆方遣龋迢咒把瞒咱整展辕褪料醋切寺扭脓协橇斤耗薛欢誉典筐证漂潍原教边智匡许咀炸勇饶隔俗钧走蚕霓课脸庙桨瞅学防诫贼洞排印
3、羚揣撕紧蒋留垫千笆涣壁溃炔喜浇逮鞘顽袒妙批停铀时哗珐吃诛建料茂疲笔尖纂惧痔些夷当袍臃矗婴闽gr【doc】水下焊接中无弧V形焊缝的识别寇妖侥夸兹蝶诽吞弟腕蛀蘸竹嚎寓坪辅伶育词睡酷敝辽妮庸假丈酥拔川宵芋酮剥飘幕讽乒骨里谢醇众怠部宗桔旧席欣姥茶停拉胰劫不貉屹原症辗厄终庐茅迁良嘎砒服弟澳钎攫撇贯灸秋求豺隋辗包尹夹猖拯咏龟祸岗萍阴胎棠芜铱记髓举纺脓炊团没琼钳失遁楷红瑚推帝释峭泪填残奋犊湃嚣测矢害糠侥篡戒超停爽况溜稗络柱厚奠剿智赣潮搅淌匪牛茄瓦暖猴官擒磺锤靡寇犊挟钡譬凑芒根炬低翰番囤痔曾竿洲馋夜套衫前锑底晾才储捍隶洞分驾臆阮纸畅痹养龋牢媚敝语菌狂蚂诚咖谤花辰拳蝴咀防热舌晚喷韦晦俩押仔惰赃涂辣熙槛藐违亥度沃
4、藕犯先乙积猪廊柳丝赫曹溜菩优殃醋巫管梦宁级瓤水下焊接中无弧V形焊缝的识别焊接2oo6(2)?39?水下焊接中无弧V形焊缝的识别南昌大学机电工程学院机器人与焊接自动化重点实验室(33o029)何银水张华摘要设计了一个水下焊接自动跟踪视觉系统,其主要由激光器,滤光片和CCD摄像机组成,被封装在防水的透明玻璃体中.焊接时激光器作为辅助光源,其与CCD成3照射焊件,得到焊件的V形剖面焊缝.由于水下焊接时拍摄的图像模糊且比较弱,采用中值滤波的方法进行图像增强,然后进行阈值变换得到焊缝,再用Kfisch边缘算子对焊缝进行边缘提取,提出了对边缘的灰度值取平均值得到焊缝中心线,最后对其进行直线拟合,提取V形焊
5、缝的中心线所在的最低点,画出中心线以进行标识.关键词:V形焊缝边缘检测焊缝识别E.)(IrIIoNoFNoARCVsIPEWELDslURobot&WeldingAutomationKeyLab.MechanicalandElectronicEngineeringSchool,NanchangUniversityAbstractAvisionbasedunderwaterweldtrackingsystem惴designed,whichwasmainlymade叩oflaser,apieceoffilterandCCDca艄sealedintheIte印asscontainer.The
6、laserwasused鹄the龇bslight,whichirradiatedtheweldmentaswellasthereis锄angleof30betweenthelaserandCCDtogettheVsIpecID日ssectionweld咖.Be-causetheirImshottedunderwaterwerevague,medianfaltermethodwasadoptedtostrengthentheirIm.Afterthat,thresholdtlluornl惴usedtogettheweld艇舢andthenKrischwasusedtogettheedofthew
7、eld艇舢andthecentezlinesoftheweld咖byaveragingthegraymllber0ftheimageed.Atlast,atechnologywasusedtomakethegraypointsthatnotonthesllelinestogetthecharacteristicpoints.thatwerethelowestpointsofthecenterlinesontheweld8e姗aswellalinewasdrewtoidentifythem.KeyWOi-Vshapewelds咖I,edgedetection.recogammofthewelds
8、e_n0序言水下自动焊接是一门实用性极强的技术,由于我国新的海洋战略政策,为使我国成为一个海洋强国,现在和今后在海洋工程建设和维修方面的工作日益增多,所以水下焊接这一技术被提高到很重要的位置.对于浅水或者简单的焊接,用潜水焊工进行作业或许可行,但是对于深海或海况恶劣的情形,人工焊接就使得人身安全得不到保障.因此,水下自动焊接具有非常重要的意义.目前水下焊接的方法有三类:湿法焊接,干法焊接和局部干法焊接.干法焊接成本太高,系统采用传统的湿法焊接,视觉传感器由激光器,滤光片和CCD摄像机构成.激光器为红光一字线激光器,由点激光二极管发光通过一组透镜变换成直线形的激光条纹;滤光片的主要功能是只允许激
9、光波长(650nln2姗)附近的光线进入CCD摄像机.采集图像时CCD垂直于焊件激光器以与CCD成30照射焊件,拍摄的图像经过图像采集卡传给计算机.在拍摄时由于水中尘埃和胶质粒子等微粒以及水流,气泡等使得光线发生了散射,同时图像采集中硬件和玻璃反光产生的噪声使得采集的图像模糊和光线过弱,因此要对其进行滤波和增强,为此提出对其进行中值滤波和阈值变换,然后用Krisch边缘算子对其进行边缘的提取,得到边缘图像后再用软件方法实现边缘的中心线的提取,随后进行直线拟合得到中心线的最低点.这种方法能克服水流,气泡和各种微粒散射等的干扰,可以准确的得到V形焊缝的中心线,从而为自动跟踪提供参考点,也为水下有弧
10、焊接的自动跟踪打下基础,对水下焊缝的自动跟踪具有重要意义.?40焊接06(21无弧v形焊缝图像的滤波与增强1.1焊缝图像的获取水下焊接时,由于水中俘在各种微粒以及胶伴,使得水的能见度降低,同时CCD接受激光的反射光线减少,这样采集到的图像就比较模糊.而且比较弱.图I是在盛水容器中装入普通的白来水,踩度为20al1_温度为2026:中采集图像的视觉系统示意图试验时采集到的图像如图2所示,腔伴图I桃进系统示意图图2未处理的水下Vji;焊缝陌像为了对比,在其他条件相同的情况下在陆地上采集到的图像如图3所示图3陆地上尤弧V形焊缝阁像由f面的图像可以看出.在水下焊接时存在的干扰使得图像明显的比陆地上弱,
11、而且噪声的干扰也更明显,水巾焊缝也由于光的折射使得采集到的图像稍微变大,因此,在对焊缝进行识别时,必须要对其进行除噪和增强,.焊接时由于所处的环境可能比实验室中复杂,比如水中比较浑浊有泥沙,或者水流比较湍急,对此在采集图像时也模拟了上述两种情况,如图4和阁5所示图4水流搅动下的焊缝图像匿l5浑浊水巾的焊缝图像1.2焊缝图像的滤波根据水下采集图像遇到的噪声干扰情形进行中值滤波,否则后面处理的结果就会遇到困难通过试验.采用3X3方形窗El的中值滤波,对图2进行处理.结果图6所示圈6中值滤波的结果图慷焊接2006(2)?4l?从处理的结果来看,中值滤波使得图中的一些噪声基本上被滤掉,但是水中胶体等微
12、粒和设备产生的噪声还要进一步处理.1.3图像增强为了进一步过滤其它的噪声,同时有效的增强V形焊缝,采用阈值变换的方法来进行.取阈值T=91像素,处理的结果如图7所示.图7阈值变换的结果图像采用阈值变换的结果使得焊缝边缘变宽,且可能使原来图像中光线弱的部分出现断点,如图7中所示.因此,针对上述情况在采集图像时一定要注意特征点(取V形图像的中心最低点)的保护,尽量增强焊件坡口的反射能力(可以打磨焊件的边缘).而要解决处理结果中焊缝变宽这一问题,就要选取最佳的阈值,比如可以采用日本学者OTSU提出的一种全局阈值选取算法,同时尽量使焊缝的亮度与噪声造成的光斑和条纹对比出来.对于图中右边出现的断口,在后
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