管道焊縫識別與定位系統(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,管道自動焊接技術(shù)得到了大力發(fā)展,而自動焊接技術(shù)在工業(yè)自動化中有很好的應(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,通過獲取裂縫信息來控制焊接部件,對其進行自動引導(dǎo)焊接,可大大降低勞動強度并提高焊接質(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別與定位設(shè)計的實現(xiàn)方法,包括對管道焊裂縫圖像數(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)攝像頭的視場角與鋼管道鏡頭距離之間的幾何關(guān)系,對每張采集到的圖像進行裁剪拼接,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,同時對圖像中的最大連通域進行標(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距模塊檢測鋼管焊縫左右兩節(jié)管道與攝像頭的相對位置,結(jié)合它與攝像頭的視場角之間的關(guān)系最終來實現(xiàn)焊縫信息的準確定位。
　　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)存儲到外置SRAM,在不占用處理器的資源的同時提高了數(shù)據(jù)采集的速度,實現(xiàn)了對焊縫有效區(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,通過像素密度參數(shù)將圖像中的尺寸與實際尺寸聯(lián)系起來,提高了焊縫識別