基于机器视觉激光切割自动寻边技术研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第19卷第4期纺织高校基础科学学报VoI．19。No．42006年12月BASICSCIENCESJOURNALOFTEXTILEUNIVERSITIESDec．，2006文章编号：1006—8341(2006)04—0394—04基于机器视觉激光切割自动寻边技术研究钟平，陈益民。，张伟(1．东华大学理学院，上海200051；2．上海市激光技术研究所，上海200233)摘要：论述了利用计算机视觉和图像处理技术实现激光切割机自动寻边切割的基本原理和实现方

2、法．提出一种闽值滤波算法用于图像预处理，能在去除噪声的同时，较好地保留原图像的边缘信息．为了克服由于环境而导致的光强变化及物体表面粗糙度对物体图像边缘的影响，采用改进的边缘检测算法用于边缘信息的提取，通过设计一个梯度极值算子窗口，在窗口领域内直接对像素进行操作，来提取边界特征像素．用VC十+6．O开发了整个系统的图像处理软件和系统控制软件，该方法对自动寻边切割具有计算简单、效率高、边缘提取准确的特点，已成功地应用于实际的自动寻边激光切割系统中．关键词：激光切割；边缘检测算法；机器视觉；图像处理；自动

3、寻边中图分类号：TP751；TN201文献标识码：A基于计算机视觉激光切割的自动寻边技术是以光学为基础，融合光电子学、计算机技术、图像处理技术等多门现代科学为一体的综合系统，它通过算法对被采集对象的图像进行处理，从而得到物体的边缘信息．在该系统中，目标物体边缘的提取和跟踪是影响切割精度的主要因素[1]．本文以机器视觉和计算机图像处理技术为基础，提出一种激光切割的自动寻边系统，该系统主要由控制器、光学镜头、CCD传感器、图像采集卡和图像处理软件等组成．利用机器视觉和图像处理技术，准确实时地捕捉到被切割

4、物体的边缘，并按要求将图像的边缘信息转存为位置矢量信息传给激光切割机的控制系统，实现对目标进行自动寻边精确剪切，它是激光切割机实现智能化切割，提高自动化水平的关键技术．1系统结构墨叁±}+!!旦堡卜堂兰至竺自动切割系统分为两部分：剪切参数获取部分和工厂_叫堡塑．墨竺II执行部分．参数的获取部分主要由光学系统、CCD传感业计器、图像采集卡和计算机等组成，执行部分主要由控制算咂巫+f_咂t三c墨机卡、执行部件、激光器、冷却吹风系统等组成．其结构如图1所示．自动寻边切割，它不需预先输入切割参数，而是由机器

5、视觉自动获取工作对象的图像，利用数字图1自动寻边激光切割机基本结构图像处理技术检测并跟踪物体的边缘信息，并转换矢量图形，传给控制卡来控制执行机构引导激光头进行切割．实现自动寻边切割关键技术就是要能准确地检测到被切割物体的边缘，以便控制器精确控制激光器进行切割．2激光切割机自动寻边算法要实现自动寻边切割，其关键是要研究如何准确地获取物体的边缘信息．利用数字图像处理技术，采收稿日期：2006—08—30基金项目：上海市激光束精细加工重点实验室资助项目(10906020)通讯作者：钟平(1963-)，男，

6、江西省南康市人，东华大学副教授，工学博士．E—mailtpzhong937@dhu．edu．an维普资讯http://www.cqvip.com第4期基于机器视觉激光切割自动寻边技术研究395用滤波、边缘检测和边缘跟踪等数字图像处理算法对摄取的图像进行处理，可有效的提取被摄取物体的边缘信息，并根据要求对边缘信息进行矢量化处理，供控制系统实现对被切割物体进行精确切割．(1)图像的预处理算法由于成像环境和条件的不同，从图像的获取、传输到处理的各个环节都会有噪声的干扰．因此在对图像进行处理前必须对图像进行

7、滤波预处理，它是后续进行边缘检测、分割、识别和其它处理的前提，也是为激光切割机提供准确的边缘切割信息的保证．由于频域滤波是通过滤掉图像的高频成份而去掉噪声，它在去除噪声的同时也会丢失图像的细节信息，使图像变模糊，另外频域变换运算量较大E引．所以在这里采用空域滤波的均值和中值滤波对图像进行预处理，去除图像的噪声．均值滤波是最常用的一种线性滤波方法，由于线性滤波的通病是在降低噪声的同时也模糊了整个图像，特别是图像的边缘和细节，因此直接使用均值滤波不利于边缘的提取]，所以采用一种改进的均值滤波的算法对图像

8、进行处理．一般来说均值滤波是依次取操作像素点邻域的均值而使图像模糊，如果不取均值而是有条件的保留原来像素点的值，即只有当像素点的值比邻域均值大于某一阈值时，才取邻域均值为该点的值，否则该点的值保持不变．那么图像就不会模糊又去除了噪音．同样的，由于中值滤波取其滤波窗口内经过排序后的中间像素的值，而与原来像素点的值没什么必然的联系．所以如果图像中某物体尺寸较小，排序后该物体没有像素点排在中间，那么滤波后该物体就会被腐蚀甚至消失．所以在进行中值滤波操作时先设一个阈值，当只有