结构光焊缝视觉检测系统中投影仪标定法

在基于结构光的焊缝视觉检测应用中,标定是实现高精度检测的关键.提出了一种基于平面投影的结构光视觉系统快速标定方法.该方法将投影仪当作一个逆向的摄像机,使用一块带有四角棋盘格作为靶标的平面标定板对投影仪进行标定.利用摄像机提取特征点在投影仪图像空间中的对应点,建立投影仪图像和靶标图像的对应关系,从而将投影仪标定转化为成熟的摄像机标定.得到标定结果后,即可以求得特征点的三维坐标.最后结合标定结果对试验焊缝板进行了三维重构.结果表明,所提出的标定方法操作过程简便、精度高,可适用于焊缝三维信息检测等场合.     

基于激光视觉传感的焊缝三维测量

焊缝的三维测量是焊接过程自动化领域的关键技术之一.为了能够还原焊缝表面的轮廓并计算其各项参数,本文提出了一种基于激光视觉的焊缝表面非接触式测量系统,重点介绍了光学成像系统的设计、检测系统参数标定方法以及结构光光条图像的处理过程,最终得到了较为理想的焊缝轮廓曲线,并结合标定结果对焊缝的参数进行了计算.实验证明,整个检测系统具有较高的检测精度和稳定性.     

一种基于结构光视觉的焊缝跟踪特征提取方法

对基于结构光视觉的焊缝跟踪特征提取方法进行了研究.首先通过逐列分割结构光条纹灰度菠峰并计算其重心位置实现对结构光条纹中心线的提取,其中采用自适应阈值分割和波峰特征距离计算相结合的方法以保证提取的可靠性;其次利用逐点递增式的分段直线段最小二乘拟合提取了接头轮廓的形状特征,进一步利用预先定义的基元符号实现了接头轮廓的形状描述;最后在此基础上实现了对焊缝接头的识别和跟踪点的提取.分别进行了对接、搭接以及角接焊缝实验,验证了本方法的有效性.     

结构光式激光视觉传感器的焊缝跟踪系统

对几种常见的焊缝跟踪系统进行比较，着重介绍了结构光式视觉传感器的工作原理。     

基于编码结构光的角焊缝视觉检测

针对目前角焊缝外形检测方法中存在的缺点,提出了一种基于编码结构光的角焊缝外形尺寸检测方法,采用安装在机器人手臂末端的投影结构光视觉传感机构对焊缝进行测量.投影仪在测量位置向焊缝投射一幅伪随机编码彩色条纹图像与一幅用于彩色补偿的空白图像,通过彩色补偿消除焊缝表面彩色纹理信息对结构光解码的干扰,将补偿后的变形条纹图像恢复出焊缝表面三维数据,并通过几何关系计算出角焊缝的焊缝宽度、焊脚长度等尺寸参数.结果表明,基于编码结构光的角焊缝视觉检测方法能够实现角焊缝外形尺寸的非接触式高速测量,并且测量稳定性好,测量可靠度高,在焊缝视觉检测领域将会成为一种十分有效的方法.     

弧焊机器人结构光视觉传感焊缝跟踪

建立了弧焊机器人视觉传感焊缝跟踪系统,重点研究了跟踪路径提取算法和焊缝跟踪的实现策略。采用传感器引导机器人运动的控制方式,为克服前视距离的影响,提取的焊缝跟踪点信息在跟踪过程中不是立刻被使用的,而是存储在循环队列结构中,要等到焊枪到达该点附近时才能用到。计算出的机器人驱动向量使焊枪向焊缝的中心点方向调整,并按照给定的步长运动,使其始终沿焊缝方向向前运动,实现沿焊缝的自主跟踪。结果表明,通过对焊枪位置及绕焊枪旋转角度的调节,实现了S形曲线焊缝的实际跟踪,跟踪过程平稳、精确。     

一种线结构光视觉测量现场标定方法

针对线结构光视觉测量的现场标定问题,提出一种基于直角方框共线圆点靶标的测量系统参数现场标定方法,建立标定模型,给出了所使用的直角方框共线圆点靶标的设计方案和标定步骤。标定时,只需将线结构光传感器的光平面与靶标圆点中心平面调整至同一平面,采集靶标上的特征圆点图像并提取特征圆点圆心的图像坐标,进而将其代入线结构光视觉测量标定模型,即可一次性标定出测量系统的参数。实验结果表明:标定精度可达0. 001 mm,该方法较现有线结构光标定方法操作简单,可满足实际测量需求,提高了线结构光视觉现场测量效率。     

圆形扫描结构光传感器的标定和焊缝检测

设计了一种新型圆形扫描结构光传感器,可在待焊工件表面形成圆形激光轨迹.阐述了该传感系统的三维测量原理,并分别对摄像机和结构光进行了标定,获得摄像机的内外参数和结构光锥面在摄像机坐标系下的方程.分别采集了对接焊缝、角接焊缝、搭接焊缝、V形坡口焊缝的图像,经过一系列的图像处理过程获得具有明显焊缝特征的二值细化图像.根据焊缝特征可以识别焊缝,得到焊缝特征点的三维空间坐标.     

基于结构光视觉传感的焊缝视觉信息检测和识别研究

对基于结构光视觉传感的焊缝视觉信息检测和识别进行了研究.所获取的焊缝图像中存在着大量的飞溅、烟尘和电弧光等噪声干扰.CCD摄像机获取焊缝图像,经图像采集卡A/D转换后送入计算机内存,然后采用各种图像处理方法对图像数据进行处理,焊缝原始图像经过二值化、中值滤波、拉普拉斯锐化、细化一系列图像预处理,准确提取激光条纹信息,提出了几种常见的焊缝形式的检测和识别算法,算法所需时间均不到1 ms,提取焊缝特征,实现对焊缝的自动跟踪.     

基于线结构光视觉的焊缝类型识别与特征提取

提出一种基于概率神经网络的焊缝类型识别和亚像素级焊缝检测与特征提取算法。先对激光视觉传感器采集的焊接图像进行兴趣区提取、滤波、二值化等预处理操作,再采用概率神经网络识别焊缝类型,采用改进的Steger算法提取激光条纹中心线,并根据不同焊缝类型从Hough变换所得的条纹中心直线中提取出焊缝中心点位置、焊缝宽度等特征信息。实验结果表明,该方法的焊缝类型识别率和特征提取精度较高,具有很好的实用价值。     

基于信度评价的焊缝结构光自适应多次曝光法

利用线结构光主动视觉法获取焊缝尺寸时,被测工件表面的复杂特性会造成局部图像质量下降,严重干扰焊缝尺寸计算.针对此问题提出了一种基于信度评价的自适应多次曝光法.将光条的信度评价作为结构光图像的质量评价参数,根据光条的信度分布自动获得下一次拍摄的曝光参数并判断拍摄结束节点.结果表明,基于信度评价的焊缝结构光自适应多次曝光法应用于角焊缝尺寸检测,具有良好的测量稳定性与测量精确度,并且可以有效避免光条图像质量退化造成的测量误差和测量数据缺失.     

基于Beamlet变换的结构光焊缝图像线性特征提取

鉴于以结构光为主动光源的焊缝跟踪方法可用于识别不同坡口形式的焊缝位置信息,对结构光焊缝图像进行了分析.为有效提取图像中结构光线性特征以确定焊缝位置,引入了束波变换.阐述了束波变换原理,开发了基于多尺度束波变换的结构光焊缝图像线性特征提取算法.做基于最大Beamlet统计的检验,对结构光焊缝图像进行小尺度束波变换以确定结构光线的大致位置,缩小搜索范围;然后对图像进行大尺度束波变换确定焊缝部分结构光线的线性特征,根据线段斜率变化可确定焊缝位置.采用该算法确定一幅结构光焊缝图像的焊缝位置的时间为260 ms.     

应用线结构光技术在线检测轴类零件轴线

针对大型轴类零件热处理后出现轴线弯曲、余量分布不均等问题,提出应用线结构光非接触测量技术的方法,可对轴类零件实际轴线进行在线检测,获取各截面中心位置,在保证加工余量分配均匀的条件下,确定轴的实际加工轴心位置.     

基于结构光三维视觉的再制造工件的测量及重建

提出了一种基于结构光三维视觉的再制造工件测量及重建方法。采用安装在机器人末端的结构光三维视觉传感器进行测量,给出了传感器的标定方法。控制机器人运动,使激光扫描整个工件表面,结合机器人末端位姿和传感器参数,可计算出扫描线上每个点的机器人基坐标系坐标,即获得了整个工件表面的三维坐标。对所获取的工件表面的轮廓测量数据,用B样条曲面拟合,给出了截面数据的B样条拟合算法。生成的再制造工件曲面,可以直接输入至离线编程系统,对再制造进行离线规划,并给出了轴类工件的算例。     

一类窄焊缝的结构光图像特征提取方法

提出一种新颖的窄焊缝的特征提取与图像处理方法,有效地克服了环境的各种干扰,可靠地提取出了焊缝的特征点.首先设计了一套基于线结构光的显微视觉系统,可靠地检测出了结构光焊缝图像;接着提出一种基于阈值变换的行像素点统计算法和自适应形态学收缩算法可靠地分割出结构光条纹图像;然后采用过度参数直线拟合和B样条曲线拟合算法准确地得到了结构光条纹的中心线.最后,提出一种基于距离搜索的算法,得到了焊缝的特征点.结果表明,窄焊缝结构光图像特征提取方法可行.     

结构光焊缝跟踪传感器设计的关键问题

通过对激光器和相机的安装角度的正交实验,验证了激光器和相机的角度变化对传感器成像结果的影响,得出激光器和相机之间角度的最佳结果,并设计了传感器机械结构。焊接的前道工序———坡口制备对跟踪中图像效果的影响较大,应对坡口采取机械打磨、化学喷涂等方法处理。通过卡尔曼滤波器跟踪中得到的最优估计与焊缝位置的偏差进行跟踪,增加跟踪系统的抗干扰能力。还提出了对焊缝组对间隙精确测量的图像处理方法。     

多层多道焊接结构光中心线提取

在对多层多道焊接视觉跟踪过程中,需要对结构光光条中心线上信息进行提取.要完成光条中心线提取需要解决光条形状复杂、光强度分布不均匀、焊豆或镜面反射等引起的结构光光条间断及环境噪声影响等问题.文中在研究已有中心线提取算法的基础上,提出了基于各向异性热扩散方程的结构光光条中心线提取算法.完成中心线提取后,选用已有算法对中心线上包含焊道信息的间断端点及高曲率角点进行检测,完成对结构光光条中心线上的特征提取.通过对文中提出的检测算法原理的分析及试验,试验结果证明该算法能够解决上述问题,同时与现有算法的比较可以看到文中在计算精度及速度上具有优势.     

基于斜率分析法的焊缝条纹直线特征提取分析

提出了一种基于直线拟合的斜率分析法,用于提取线结构光焊缝条纹特征直线. 该方法将光条上的所有n个像素点按坐标大小顺序排列,从起始点开始顺次推移,每连续n0个光点进行直线拟合,共记录n-n0个斜率值,通过斜率变化特征计算光点在各条纹直线上的分布数量,以完成点集划分,根据划分后的各点集拟合直线作为求得的焊缝特征直线,最后讨论了参量n0对拟合直线的影响. 结果表明,该方法能够有效地检测角接、搭接及V形等各类焊缝特征直线,满足焊缝检测的试验现场要求.