基于opencv焊缝视觉跟踪图像处理的研究

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1、硕上学位沦文摘要伴随着机械制造、石油化工、冶金以及航空等领域的不断高速发展，焊接作为工业制造环节中的关键工序，因其直接影响产品质量和生产效率，越来越备受社会重视。在具体的生产实际中，由于对焊接设备的自动化水平提出了很高的要求，使得焊缝实时跟踪的研究成为焊接自动化领域的主要研究课题。为此，国内外很多的科研机构和相关学者投入大量精力。本文结合国内外焊缝自动识别技术的现状以及相关领域专家的观点，设计了一套基于OpenCV软件的实时焊缝图像处理系统。本系统采用CCD摄像机作为焊缝检测的传感器，用来抓取实时焊接中待焊接区域的焊缝图像

2、，并引入计算机处理技术和机器视觉技术，通过图像采集卡，把CCD摄像机采集到的实时图像缓冲送入微机内存中，进行图像处理运算。然后将软件处理后所得到的焊缝信息送入PLC中，进而控制执行机构进行相关运动，最终达到焊接自动化的目的。该系统的核心部分是图像处理部分，采用在VisualstudioC++的环境下使用OpenCV软件进行编程。本文对比了简单平滑滤波、高斯滤波以及中值滤波的特点与优缺点，最终采用中值滤波算法来进行焊缝图像的滤波处理。考虑现场的环境及材料品质的不同，因此在进行图像二值化处理时需要进行自动选择阈值。在研究前人的

3、科研基础上，本文选择Otsu方法自适应地选取图像二值化的阀值。同时在对比Sobel、Prewitt、Robert、Log、零交叉、Canny以及小波算法在边缘检测上的特征与优缺点，最终根据焊缝的实际特点选取了Canny边缘检测器作为本系统图像检测软件的部分，并对传统的Canny算法进行优化，再使用左右扫描法得到焊缝的中线信息。通过实验模拟与验证，软件的图像处理效果较佳，达到了设定的要求。本文设计的基于OpenCV与CCD的焊缝跟踪的图像处理系统，能够根据焊接环境的改变进行第二次开发，如果能够将其应用具体焊接自动化控制中，不

4、仅能提高生产率和保证产品质量，而且还能改善工人的工作环境，使工人从第一线的艰苦条件中得到解放，达到解放生产力的作用。关键词：焊缝自动识别；图像处理；CCD传感器；OpenCVAbstractAlongwiththecontinuingrapiddevelopmentinmachinerymanufacturing,petrochemical，metallurgy,aviationandotherfields，weldingisregardedasthekeyprocessesiIlⅡleindustrialmanufact

5、uringsector．Becausedirectlyaffectingtheproductqualityandproductionefficiency,ithasattractedmoreandmoresocialattention．Inaspecificproductionpractice，thehighlevelofautomationofweldingequipmentmaketherealtimeseamtrackingweldingresearchbecomethemainresearchtopicsofthe

6、fieldofweldingautomation．Somanydomesticandforeignresearchinstitutionsandscholarshavedevotedmuchenergytothisfield．Basingontheanalysisofthestatusofdomesticandforeignweldingseamautomaticidentificationtechnologyandthecommunicationwithrelatedexpertsinthefield，thispaper

7、designasetofrealtimeseamprocessingsystembasedonOpenCVsoftware．ThesystemusesaCCDcameraastheweldinspectionsensortocaptureimagesinreal—timewelding，introductcomputerprocessingtechnologyandmachinevisiontechnology,useimageacquisitioncardtoputreal．timeimagesfromCCDcamera

8、intothecomputermemoryanddotheimageprocessingoperation．Itwillhelpimprovetheweldimageprocessingspeed·TheabovesignalisputintoPLCtocontroltheimplementingage