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开放式组焊数控系统的研制及焊缝识别的数字图像处理研究

作　者: 左飞雁
导　师: 张桂香
学　校: 湖南大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 开放式数控智能组焊焊缝识别畸变校正图像拼接直线提取
分类号: TG439
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 169次
引　用: 2次
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内容摘要

我国汽车工业正面临着巨大的挑战，汽车大型覆盖件模具技术是车身制造技术的重要组成部分，也是形成汽车自主开发能力的一个关键环节。研制智能组焊机床则是是模具自动化生产的重要一环。本文阐述了该装置-智能组焊机床的研制，详细介绍了其开放式结构的控制软件系统，说明了NC嵌入PC型数控系统的开发方式及重点、难点，如运动控制卡DDA工作原理、多线程技术、实时控制技术、数据库技术。在本文中，着重介绍了控制系统中焊缝识别的步骤和关键算法，涉及数字图像处理技术中的多个方面，包括畸变校正、图像拼接、边缘检测、直线提取等。本文实现并详细介绍了采用两次双线性插值法进行图像畸变校正的算法，对多种边缘检测算法的特点和适用范围进行了分析和比较，从中选取适合本项目的算法，提出并实现了基于特征像素点线段的匹配算法、金字塔分层处理的接触匹配算法，用于快速地进行图像的拼接；基于金字塔分层原理的接触匹配算法具有算法速度快，抗干扰能力强，无需知道图片的大概重合位置等特点。对直线提取算法Hough变换所存在的问题如线的连通性、断点的检测、计算量大等问题提出了相应的改进算法。采用以上算法，本文依据拍摄的模具图像对焊缝进行识别，并计算其坐标，根据实践检验，这是一种可行的方法。在理论分析和研究的基础上，使用Visual C++ 6.0设计并实现了一个开放式的智能焊接数控系统，能在人工辅助操作下进行半自动化的焊缝示教，并可通过图像处理进行焊缝识别，自动批量地进行焊接，大大提高了生产率，成功应用于生产实践。

全文目录

摘要  7-8
ABSTRACT  8-10
第1章绪论  10-14
  1.1 课题背景  10
  1.2 课题介绍  10-11
  1.3 论文主要内容  11-12
  1.4 论文章节安排  12-14
第2章智能组焊机电控制系统  14-19
  2.1 机械结构  14-15
  2.2 开放式的数控系统  15-19
    2.2.1 数控系统的分类  15-16
    2.2.2 智能组焊机床系统结构  16-19
第3章软件结构和实现  19-33
  3.1 实时运动控制的实现  19-20
  3.2 PCI-8136M运动控制卡函数库  20-22
  3.3 插补运算及DDA插补运算  22-23
  3.4 多线程的软件结构  23-24
  3.5 软件系统界面及相关功能简介  24-26
  3.6 控制软件总体架构  26-28
  3.7 与示教盒的串口通讯  28-30
  3.8 组焊数据库系统  30-32
  3.9 小结  32-33
第4章模具图像采集及预处理  33-50
  4.1 引言  33-34
  4.2 模具图像采集方案的设计  34-35
  4.3 视频头的选择及视频捕捉  35-37
  4.4 涉及的数字图像处理基础  37-39
    4.4.1 图像处理的方法  37
    4.4.2 颜色系统  37-38
    4.4.3 位图文件的格式  38-39
  4.5 模具图像几何变形及其校正  39-49
    4.5.1 畸变产生的原因及类型  39-40
    4.5.2 图像几何变形对识别精度的影响  40
    4.5.3 校正方案  40-41
    4.5.4 变换的方向  41-42
    4.5.5 灰度插值方法  42-44
    4.5.6 校正步骤  44-45
    4.5.7 本文校正方法  45-48
    4.5.8 图像校正流程图  48-49
  4.6 小结  49-50
第5章图像拼接  50-58
  5.1 图像匹配算法分类  50
  5.2 评价函数  50-51
  5.3 基于特征像素点线段的匹配算法  51-53
  5.4 接触匹配算法  53-57
    5.4.1 接触匹配算法的提出  53
    5.4.2 金字塔分层处理  53-54
    5.4.3 接触匹配算法描述  54-57
  5.5 小结  57-58
第6章边缘检测  58-65
  6.1 引言  58
  6.2 灰度拉伸  58
  6.3 边缘检测技术分类  58-59
  6.4 几种经典边缘检测算子的比较及选择  59-64
    6.4.1 模板操作  60
    6.4.2 常见的边缘检测的几种算子  60-63
    6.4.3 边缘检测方法性能比较和选择  63-64
    6.4.4 二值化处理  64
  6.5 小结  64-65
第7章直线提取及交点求取  65-75
  7.1 引言  65
  7.2 直线提取方法概述  65-66
  7.3 Hough变换  66-70
    7.3.1 Hough变换的直线检测介绍  66-68
    7.3.2 Hough变换程序流程简介  68-69
    7.3.3 Hough变换的优点及存在的问题  69
    7.3.4 对标准Hou曲变换的改进  69-70
  7.4 焊缝的求取  70-71
  7.5 焊缝坐标值的求取  71-72
  7.6 实际数据的计算和误差分析  72-74
  7.7 小结  74-75
结论  75-77
参考文献  77-80
致谢  80-81
附录A 攻读学位期间发表论文目录  81

开放式组焊数控系统的研制及焊缝识别的数字图像处理研究

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