埋弧焊焊缝跟踪系统数字图像处理方法研究.pdfVIP

维普资讯 焊管 ．第31卷第2期．2008年3月 ·49· ●应 用 与 开 发 埋弧焊焊缝跟踪系统 数字图像处理方法研究 程世东，汤 楠，高炜欣，穆 向阳 (西安石油大学 电子工程学院，西安 710065) 摘 要：提取焊缝信息，确定焊缝 中心是 实时焊缝跟踪系统要解决的首要 问题。设计 了以 CCD视觉传感器和V系列图像采集卡为核心的焊缝检测跟踪系统，并基于该系统根据焊接现 场采集的图像信息，以Sobel边缘检测算子及二值 图像连通域像素标记算法相结合，并以Del- phi为开发工具对焊缝图像进行处理。试验表明，该算法可以满足埋弧焊焊接生产现场实时处 理图像要求，且对光源无严格的要求。 关键词 ：埋弧焊 ；焊缝跟踪 ；CCD；焊缝 图像处理 中图分类号：TG409 文献标志码 ：A 文章编号i1001—3938(2008)02—0049—04 焊接是制造业中重要的加工工艺方法之一，焊 针对埋弧焊生产现场光源信号干扰大，光源 接过程 自动化、机器人化以及智能化己成为焊接行 难以稳定的特点，设计了以CCD视觉传感器和V 业的发展趋势，利用机器人技术进行智能化焊接已 系列图像采集卡为核心的焊缝检测跟踪系统 ，设 经成为当前研究的热点 J。目前这方面的研究大 计了可行的图像处理算法，并给出了处理结果。 多数应用于焊接过程的焊缝跟踪，也有采用焊接视 觉系统对焊缝宽度和熔池进行控制的 -3。在焊 1 焊缝跟踪系统 缝跟踪系统中，传感器扮演着重要的角色。在焊接 控制装置用传感器中，视觉传感器同其它焊接传感 焊缝跟踪系统组成如图1所示 。系统主要包 器相比优点鲜明 J。随着视觉传感器CCD的广泛 括传感器、接 口、信息采集处理、控制器和驱动装 应用，人们利用它来识别焊缝位置，设计了多种焊 置等。本文主要讨论信息处理部分。 缝跟踪系统_5]，开展了很多有益的工作 一’j。 比较焊接工业 中的焊缝跟踪技术 I9J，以 卜匮晒 CCD摄像机作为采集设备，应用图像处理方法识 — — — 别焊缝位置是 目前最常用、最先进 的方法之一。 图像处理的目的在于消除图像中噪声的干扰，准 图1 焊缝监测跟踪系统框图 确提取探伤 目标的信息，提高探伤系统的跟踪速 度。具体实现过程一般包括图像采集、图像预处 1．1 传感器 理、图像特征提取和图像输出。目前，这方面也开 系统中的CCD视觉传感器采用 12V电源供 展了很多研究 ，如文献 [10]将 自适应共振理论 电的Mintron一1881EX，总像素为795dpi(水平) (ART)应用于焊缝识别，文献 [11]利用 Gauss小 ×596dpi(垂直)。图像采集卡使用微视公司的 波进行焊缝检测 ，文献 [12]采用Canny算子进行 V100，该采集卡基于 PCI总线 ，最高分辨率可达 焊缝边缘图像提取。 到 768dpi×576dpi。 西安市科技创新支撑计划：YF07033 维普资讯 · 50· 焊 管 2008年3月 1．2 信息采集处理系统 2．1 Sobel边缘检测算子 由信息采集子系统与信息处理子系统组成， 将图像中每个像素上、下、左、右4个邻域的 完成信息采集和处理功能。信息采集子系统已在 灰度值加权差，与之接近