水下焊接機(jī)器人視覺傳感焊縫跟蹤方法研究.pdf

1、隨著人們對(duì)海洋探索步伐的加快，水下焊接機(jī)器人在深海探測(cè)和海洋開發(fā)中扮演著越來越重要的角色。焊縫跟蹤是焊接機(jī)器人的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本論文以實(shí)現(xiàn)水下焊縫激光傳感視覺傳感跟蹤為目標(biāo)，建立了一套水下焊縫跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)以線型激光為主動(dòng)光源，利用CCD獲取焊縫的結(jié)構(gòu)光圖像，經(jīng)過圖像采集卡傳輸至計(jì)算機(jī)，并根據(jù)計(jì)算機(jī)圖像處理后得到焊縫的位置偏差控制焊槍的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到焊縫跟蹤的目的。 本文針對(duì)水下視覺傳感系統(tǒng)的成像的環(huán)境因素以及水下各種干擾因素對(duì)激

2、光圖像的影響。在此基礎(chǔ)上，研制了適合水下環(huán)境的激光焊縫傳感器，主要討論了傳感器元器件選擇依據(jù)，傳感器光路、機(jī)構(gòu)、密封設(shè)計(jì)等。 利用所研制的激光視覺傳感器獲取了大量的水下焊接圖像，分析了水下激光焊縫傳感圖像的特點(diǎn)。為了從這些圖像中有效地提取焊縫，比較使用了各種不同的圖像處理方法，選取了一組效果較好的圖像處理、焊縫信號(hào)提取的方法，即：形態(tài)學(xué)濾波、改進(jìn)類間方差最大法圖像分割、中心取樣細(xì)化圖像、霍夫變換提取焊縫信號(hào)。并且為了滿足焊接系統(tǒng)

3、實(shí)時(shí)性的要求，對(duì)中心取樣和霍夫變換算法加以改進(jìn)。并使用VC++編寫了焊縫圖像處理軟件，可以準(zhǔn)確的取得焊縫的信息。 最后，在獲取焊縫信號(hào)，得出焊縫偏差的基礎(chǔ)上，以焊縫的偏差和偏差變化率(即相鄰兩幅焊接圖像獲取焊縫位置的差值)為輸入，設(shè)計(jì)了FUZZY-PID控制系統(tǒng)，并針對(duì)其不足之處，基于遺傳算法離線優(yōu)化，對(duì)模糊控制器的比例因子進(jìn)行優(yōu)化，使模糊控制器的輸出更為精確，克服了單獨(dú)模糊控制中模糊規(guī)則和隸屬度函數(shù)難以確定的缺點(diǎn)以及焊接機(jī)構(gòu)運(yùn)