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螺旋管内焊温度场图像处理算法的研究

程继文  
【摘要】:本研究采用以CCD摄像头为传感部件配合CG300图像采集卡或使用USB摄像头,将螺旋管埋弧焊内焊焊接过程中焊缝背面的温度场实时图像采集到上位机中,利用上位机中编写的Visual Basic程序,实时识别出焊缝及其两侧的温度场面积。由于同种母材焊接,焊缝两侧导热能力相同,故可以通过判断焊缝两侧温度场的面积大小,来间接获得焊枪是否偏移焊缝。同时上位机把图像处理后焊枪的偏移方向通过自由口通讯协议发送信息给下位机控制执行机构,下位机以PLC作为运动控制器,根据接受信息实时调整焊接过程中焊枪的移动方向,矫正焊枪与焊缝的偏差,所识别的偏差在1mm以内,达到了螺旋管内焊焊接过程中焊缝自动跟踪的精度要求。本研究设计三种方法来获取温度场图像,包括CCD摄像头实时采集焊接过程及录制,USB摄像头实时采集焊接过程及录制和在实验室研究仿真用的仿真播放采集焊接过程。其中实验室研究仿真用的采集方法,可以削弱前期的研究和后期调试程序中对实际生产过程的依赖,缩短研究周期。本研究的难点为螺旋管埋弧焊内焊焊接过程中焊缝及其两侧温度场面积的实时识别算法。为达到快速,准确的识别目的,同时还要满足系统抗干扰能力强的要求,摒弃传统的图像处理函数,如Set Pixel函数,Point函数等,而是采用处理速度较快的DIB函数。同时提出了采用多种算法组合的方法来识别焊缝及两侧温度场。识别出焊缝和两侧温度场的边缘后对其面积进行投影处理,并判断两侧温度场面积的差值,从而判断焊枪是否偏移焊缝的中心。本文在图像处理算法的基础上,设计了以CPU214为核心的下位机硬件及软件系统,上位机把实时信息通过VB内用户自己定义的自由口通讯协议发送给下位机,经数据整理、分析后,完成对执行机构的运动控制,达到实时纠偏的目的。所设计的系统在示教的试验中的到验证。


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