直缝焊管连续预焊焊缝跟踪系统关键技术研究

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1、摘要摘要直缝焊管作为长输高压油气管线主干线的主要选择材料之一，具有巨大的优势和市场潜力。其中预焊工序是直缝焊管生产的重要工序之一。因此，迅速准确地检测出焊缝中心偏差，并控制焊炬进行纠偏，确保预焊连续进行，对于直缝焊管的生产质量和生产效率有着重要的现实意义。随着我国工业控制和信息化领域的巨大进步，引进机器视觉方法取代目前的人工检测，提高预焊可靠性和速度，可以提高直缝焊管生产的质量和经济效益。本文对直缝焊管连续预焊跟踪关键技术进行深入研究，设计了基于线结构光视觉传感技术的焊缝跟踪系统。跟踪系统通过使用高精度面阵CCD传感器实时采集照射在焊管焊缝处的线结构光轮廓图像，传输到工控

2、机进行图像处理，提取出焊缝偏差信息，并控制电机对焊炬进行相应的纠偏，从而实现自动跟踪。本文阐述了系统的软硬件组成，主要讨论了焊缝图像处理的各种算法。通过对焊缝线结构光原始图像进行图像处理，提取出焊缝中心的偏差信息。通过各方面综合比较，系统选用的图像处理算法有：均值滤波、阈值分割、Canny边缘检测算子，从而可以很方便的获取焊缝中心位置，保证了提取的焊缝中心偏差信息的精度要求和实时性要求。考虑到工程实际的需要，在实验使用的标定方法基础上改进设计了一种工程使用的系统标定方法。在此背景下，对线结构光焊缝图像处理算法进行了环境适应能力的深入探讨，引进小波变换边缘检测方法，提出一种

3、基于方向小波变换的边缘检测算法。关键词：焊缝跟踪系统；图像处理；线结构光；小波变换广东T业大学硕十学位论文AbstractLongitudinalseamweldedpipeisoneofthemainmaterialsofthelong-distancehigh-pressureoilandgaspipeline．Ithaslargeadvantagesandmarketpotential．Tackweldingprocessisoneofimportantprocesses，providestheinitialpositioningmodelingforfollow—

4、upprocesses．Therefore，thefastandaccuratedetectionofseamaberrationandcorrection,toensurecontinuousrunningofthetackwelding，haspracticalsignificancetoproductionqualityandefficiencyofthelongitudinalseamweldedpipe．Thisthesishasmadeathoroughresearchonkeytechnologyofthecontinuoustackweldingseamt

5、rackingforlongitudinalweldedpipe，anddesignstheprototypeoftheseamtrackingsystembasedonthemachinevisiontechnologywithlinearstructuredlight．Thetrackingsystemacquirestheprofileimageoflinestructuredlightattheseamofpipewithhigh-precisionmatrixCCD，thentransmitstoindustrialcomputerforimageprocess

6、ing，extractstheinformationofseamaberration,andcontrolsthemotortocorrecttheaberrationofseam．Thisthesishasdescribedthehardwarestructureofthewholesystem,mainlydiscussesvariousalgorithmsforimageprocessingofseamimage．Theinformationofseamaberrationhasbeenextractedbyimageprocessingoftheoriginals

7、eamlinearstructuredlightimage．Aftercarefullycomparingwithothermethods，meanfilter,thresholdsegmentationandCannyoperatoredgedetectionareappliedforobtainingthecenterlineoftheweldseam．Therefore，theaccuracyandtheabilityofreal—timedeviationinformationextractioncanbeguaran