一種基於工業CCD的焊縫信息提取系統的製作方法

2023-08-06 04:52:46 3

本發明涉及工業自動化焊接領域，特別提供了一種基於工業CCD焊縫信息的提取系統。

背景技術：

隨著技術的不斷發展，工業焊接中機器人技術作為先進位造技術的典型代表和主要技術手段，它在提升企業技術水平、穩定產品質量、提高生產效率、實現文明生產等方面具有重大作用。

現代焊接技術的自動化水平日益提高，我國出現了許多種高效和優質的自動焊接方法。弧焊的自動焊縫跟蹤也得到較快發展。現階段，國內焊縫跟蹤技術可以說是種類繁多，譬如機械式跟蹤、光電式跟蹤、紅外線跟蹤等，但大部分處於實驗室階段,技術成熟度不夠，焊接質量的控制是其中的關鍵技術，在自動焊接中，焊接圖像處理技術是焊接過程質量實時傳感與控制的技術難點，國內外學者針對焊接過程中存在的聲、光、電、熱、磁等諸多物理和化學現象，採用各種傳感技術如聲學傳感、光學傳感、溫度場測定、熔池振蕩信息等來檢測焊接過程質量。由於焊接過程存在多參數、高耦合及時變性的特點，難以克服自動焊接過程中出現的漏焊問題。本文以電池極板焊接中，採用人工手段造成的漏焊問題為研究背景，提出採用圖像處理技術。

技術實現要素：

本發明針對於目前圖像處理技術在焊縫中的漏焊問題，提供了一款基於工業CCD的焊縫信息提取系統。此圖像處理系統通過採集卡和攝像頭對焊縫進行採集，基於圖像處理技術對圖像進行一系列處理，從而提取出清晰的焊縫信息。

基於工業CCD的焊縫信息提取的系統，它包括硬體設計部分（1-1）和軟體設計部分（1-2）。

硬體設計部分（1-1）包括計算機（1-3）圖像採集卡（1-4）和工業攝像頭（1-5）對焊縫進行圖像採集。

硬體設計部分（1-1）用於焊縫圖像的採集（1-6）。

硬體設計部分（1-1）將圖像採集卡（1-4）和工業攝像頭（1-5）與計算機（1-3）相連。工業攝像頭（1-5）通過圖像採集卡（1-4）採集工件圖像，並將圖像傳送給計算機（1-3）。

軟體設計（1-2）包括圖像預處理（1-7），目標識別（1-8）和目標提取（1-9），最終基於VS2008軟體開發平臺編寫算法軟體（1-10）。

圖像預處理（1-7）用於焊縫圖像的增強、圖像的平滑和邊緣的銳化。

目標識別（1-8）用於檢測焊縫的邊緣，它包括二值化和圖像分割，通過選取適當的閥值對圖像進行二值化，通過Hough變換法檢測焊縫的邊緣。

目標提取（1-9）用於得到焊縫目標，採用細化的方法提取縫隙。

編寫算法軟體（1-10）基於VS2008軟體開發平臺，設計圖像預處理處理算法、目標識別算法和目標提取算法。

有益效果：

1.基於工業CCD的焊縫信息提取系統，攝像頭與圖像採集卡的運行穩定可靠，完全可以適應工業現場的環境要求和採集出清晰的圖像信息。

2.在軟體設計上，利用了VS2008軟體開發平臺，使用了其中豐富的圖像處理庫函數，可移植性、可維護性強。

3.根據本發明，可以解決焊接過程中出現的漏焊問題。

附圖說明：

圖1為本發明的結構圖；

圖2 方形工件的圖像處理過程。

具體實施方式

基於工業CCD的焊縫信息提取系統由計算機、圖像採集卡和攝像頭組成。

圖像採集卡和攝像頭與計算機相連，攝像頭通過圖像採集卡採集焊縫圖像，並將方形工件圖像傳送給計算機。

方形工件邊緣提取攝像頭在拍攝物體時會發生畸變，為使後續信息提取及坐標轉換準確，需通過棋盤實驗獲得攝像頭畸變參數，從而對圖像進行校正(2-1)。

校正後圖像真實的反映實際環境。

為使像素坐標與常用毫米單位對應，圖像處理算法優先獲得標誌塊像素長寬（2-2）。

通過已知的標誌塊長寬即可獲得像素對應毫米數，從而將像素坐標與毫米單位對應起來（2-3）。

方形工件近似於方形，工件的邊緣呈直線狀。將採集到的圖像進行預處理（1-7）。

圖像預處理（1-7）包括增強、圖像的平滑和邊緣的銳化。

圖像的增強採用灰度直方圖的方法，通過圖像的平滑對圖像進行濾波，圖像的清晰度明顯增強，突出了焊縫；圖像的銳化則將圖像的邊緣清晰化。

再將圖像進行目標識別（1-8）。

目標識別（1-8）包括二值化和圖像分割，通過選取適當的閥值對圖像進行二值化，通過Hough變換法檢測焊縫的邊緣；最後進行圖像的目標提取（1-9）。

目標提取（1-9）用細化的方法提取縫隙，最終得到焊縫目標。

經圖像預處理、邊緣檢測、Hough線檢測，可準確獲得方形工件四條邊緣中心直線方程，求解直線，即可獲得方形工件四頂點坐標，獲得方形工件中心位置坐標。

基於VS2008軟體開發平臺，實現焊縫的圖像提取，編寫圖像預處理算法、目標識別算法和目標提取算法軟體。

本發明設計了一款基於工業CCD的焊縫信息提取系統。攝像頭與圖像採集卡的運行穩定可靠，完全可以適應工業現場的環境要求和採集出清晰的圖像信息。在圖像處理技術的基礎上，將採集到的圖像進行一系列處理，從而得到清晰的焊縫信息。在軟體設計上，利用了VS2008軟體開發平臺，使用了其中豐富的圖像處理庫函數，可移植性、可維護性強。另外，通過準確的圖像處理技術，可以解決焊接過程中出現的漏焊問題。