基于计算机视觉的H型钢结构连接件类型自动识别及焊接轨迹提取.pdf

哈尔滨商业大学硕士学位论文 摘 要 随着人工智能、物联网技术等不断发展，制造业正在由自动化向智能化转型升级， 各国从政策及资金方面不断加大对智能制造业的支持与投入。焊接作为在传统制造业中 基础工艺方法，在制造业中占有很重要的地位，研究智能焊接对实现智能制造具有非常 重要的意义，课题从H 型钢结构连接件智能焊接出发，采用计算视觉技术测量得到焊接 H CAD H 工位上的待焊 型钢结构连接件形状及位姿信息，与 模型库中的 型钢结构连接 件理论模型进行匹配识别，获得待焊H 型钢结构连接件类型信息，并根据理论模型数据 提取焊缝轨迹，以实现H 型钢结构连接件的智能焊接，本文主要在以下几个方面展开了 研究： 1．H 型钢结构连接件图像的预处理：针对焊接工位上H 型钢结构连接件噪声来源 的多样性，通过均值滤波、中值滤波、高斯滤波三种传统图像平滑算法进行比较实验， H 实验结果表明，单独采用一种平滑算法滤掉 型钢结构连接件噪声有限，根据三种传统 算法的各自特点，本文采用一种基于均值滤波、中值滤波、高斯滤波这三种滤波的融合 平滑算法，实验结果表明，融合平滑算法取得了较好的保边去噪效果；针对H 型钢结构 Gamma H 连接件图像亮度亮度分布不均，本文采用 校正对 型钢结构连接件图像进行亮 度均衡化，实验表明，经Gamma 校正后，原图的亮度均衡化的同时，对比度也得到增 强。 2 H Zhang-Suen ． 型钢结构连接件特征提取：索引表细化算法和 细化算法的对比实 验表明，Zhang-Suen 细化算法在提取目标图像骨架过程中，带来的错位及畸变小，因此 本文采用Zhang-Suen 方法提取H 型钢结构连接件骨架，然后采用有哪些信誉好的足球投注网站匹配法提取骨架 H 特征点，再由各特征点与中心点的距离序列，构建 型钢结构连接件结构特征向量；通 过对工业相机在不同高度和角度采集相同的工件图像进行特征提取实验，实验表明，所 采用的特征提取方法具有仿射变换不变性；通过工业相机在相同的高度采集不同的工件 图像特征提取比较实验表明，本文特征提取方法具有类间区分性。 3．H 型钢结构连接件特征匹配：首先讨论了基于欧式距离的相似性度量特征匹配方 法，试验表明，经特征向量模归一化及相机坐标系与CAD 坐标系归一化后的特征向 量，基于欧式距离的相似性度量特征匹配方法具有抗工件图像缩放、旋转变化的干扰能 力；为了克服基于欧式距离的相似性度量特征匹配方法对相机坐标系与CAD 坐标系归 一化的要求，本文也讨论了基于余弦相似性度量的匹配方法，针对该方法仅仅采用有序 距离组成的特征向量进行匹配类间区分能力弱的特点，将引入了端点个数、交叉点个 数、交比，构建建新的特征向量，实验表明，改进后的基于余弦相似性度量的匹配方法 既保持了基于余弦相似性度量的匹配方法的相对特性，又能具有较好的区分能力。 4 64 Windows 10 Visual Studio 2012 ．系统软件设计与实现：在 位 系统下，采用 开 I 发工具，基于MFC 软件框架，实现本文所采用的H 型钢结构连接件类型识别与焊接轨 迹系统。 实验表明，本文所采用的相应算法及实现的软件系统能较好的将焊接工位上待焊H 型钢结构连接件与CAD 模型库中的对应的工件进行匹配，识别得到待焊工件所对应的 理论模型，根据理论模型中记录的理论焊接轨迹及待处理工件对应姿态变换关系，提取