管道焊縫識(shí)別與定位系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著石油、天然氣及石油化工行業(yè)的高速發(fā)展,管道建設(shè)處于發(fā)展的高峰期,管道自動(dòng)焊接技術(shù)得到了大力發(fā)展,而自動(dòng)焊接技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中有很好的應(yīng)用前景。其中焊縫位置和焊接參數(shù)是影響管道焊接質(zhì)量的重要因素,通過(guò)獲取裂縫信息來(lái)控制焊接部件,對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)引導(dǎo)焊接,可大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度并提高焊接質(zhì)量。
　　在此應(yīng)用背景下,本文主要研究汽車尾氣排放的焊接管道的焊縫識(shí)別與定位設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法,包括對(duì)管道焊裂縫圖像數(shù)據(jù)的采集、前期濾波預(yù)處理、中期裂縫信息

2、裁減拼接以及后期提取關(guān)鍵相對(duì)坐標(biāo)信息。該系統(tǒng)主要以FPGA為核心,利用Verilog編寫的高速接口控制器來(lái)控制 CMOS圖像傳感器,獲取管道焊接處的焊縫信息;依據(jù)攝像頭的視場(chǎng)角與鋼管道鏡頭距離之間的幾何關(guān)系,對(duì)每張采集到的圖像進(jìn)行裁剪拼接,組成一張完整焊縫信息圖;并利用迭代算法將圖像信息二值化,同時(shí)對(duì)圖像中的最大連通域進(jìn)行標(biāo)記與提取;獲取焊縫有效區(qū)域后,采用邊緣Canny算子提取焊縫輪廓信息;針對(duì)輪廓坐標(biāo)提取其中心線為焊縫軌跡信息,利用

3、Hough算子優(yōu)化焊縫坐標(biāo)信息;采用高精度超聲波測(cè)距模塊檢測(cè)鋼管焊縫左右兩節(jié)管道與攝像頭的相對(duì)位置,結(jié)合它與攝像頭的視場(chǎng)角之間的關(guān)系最終來(lái)實(shí)現(xiàn)焊縫信息的準(zhǔn)確定位。
　　本文充分利用了FPGA高速處理的性能,直接將采集的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到外置SRAM,在不占用處理器的資源的同時(shí)提高了數(shù)據(jù)采集的速度,實(shí)現(xiàn)了對(duì)焊縫有效區(qū)域信息的裁剪、拼接,組成一幅平面鋼管側(cè)面圖,用于數(shù)據(jù)處理,通過(guò)像素密度參數(shù)將圖像中的尺寸與實(shí)際尺寸聯(lián)系起來(lái),提高了焊縫識(shí)別