螺旋管埋弧焊焊缝自动跟踪系统的研究

论文摘要

随着焊接自动化和智能化的不断发展,焊缝跟踪系统的应用显得越来越重要。在螺旋管生产过程中,焊接质量往往会受到生产加工误差,焊接过程的热变形以及人员操作不准确等各类因素的影响,为了保证在不利因素情况下,将焊缝误差控制在规定的范围之内焊缝自动跟踪成为当今国内外十分重视的课题。本课题与辽阳大泽钢管有限公司螺旋管生产线相结合,以其实际生产环境为研究基础,研究与设计螺旋管焊缝自动跟踪系统。本文设计的螺旋管焊缝自动跟踪系统原理为:通过CCD视觉传感器采集焊接区域前端焊缝图像,将图像传输于CG300图像采集卡上,在图像采集卡中进行数据形式转换,将转换后图像信息传输于在上位机中进行VB图像分析处理,得到焊缝的准确位置及焊缝特性等,再利用VB程序与PLC控制器间的自由口通讯方式将焊缝位置信息实时传输于PLC控制中,PLC控制系统控制两个直流电机带动焊炬运动,消除焊炬与焊缝的偏差,形成一个闭环的控制系统,以期达到埋弧焊焊缝跟踪的目的。本文设计了以PLC为控制核心,以基于VB开发的图像处理为算法的自动跟踪系统。采用8mm软管式工业CCD,克服了普通CCD体积大的弱点,而且采用该CCD摄像头作为焊缝自动跟踪传感器,图像更清晰,易于安装。利用欧陆508直流调速器,实现了软件程序对十字导轨中横向电机与纵电机的转速调整功能,提高了螺旋管焊缝自动跟踪系统的整体性能。为研究螺旋管埋弧焊焊缝自动跟踪系统图像处理的算法,采用VB编程调用Windows API函数,对实际焊接过程焊缝AVI录像进行回放与捕捉,形成了焊缝跟踪影像仿真程序,该程序削弱了实际生产环节对前期研究工作的限制,缩短了图像处理算法研究周期,对焊缝跟踪研究具有重要意义。本文的算法研究始终是结合现场实际情况开展的,得出的图像处理算法对该领域的研究具有重要的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 论
• 1.1 课题的来源及实际研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 焊缝跟踪系统研究现状
• 1.2.2 埋弧焊焊缝跟踪的现状及发展前景
• 1.2.3 传感器的现状及发展前景
• 1.2.4 计算机图像处理技术的应用现状
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 1.3.1 硬件方面
• 1.3.2 软件方面
• 第二章 旋管焊缝自动跟踪系统结构设计
• 2.1 焊缝自动跟踪系统设计目标
• 2.2 螺旋管焊缝自动跟踪系统工作原理
• 2.3 焊缝自动跟踪系统硬件组成
• 2.3.1 CCD视觉传感器
• 2.3.2 图像采集卡CG300
• 2.3.3 可编程控制器
• 2.3.4 直流调速器
• 第三章 缝跟踪二维控制系统的设计
• 3.1 控制系统硬件设计
• 3.1.1 PLC电气控制设计
• 3.1.2 PLC内存地址分配
• 3.1.3 直流调速与EM235的应用
• 3.2 控制系统的软件设计
• 3.2.1 VB图像处理软件的设计
• 3.2.2 PLC通讯程序设计
• 3.2.3 VB通讯程序设计
• 3.2.4 PLC控制程序流程图
• 第四章 缝跟踪图像采集分析与处理
• 4.1 焊缝图像的采集
• 4.2 焊缝影像仿真的设计
• 4.2.1 影像仿真设计
• 4.2.2 AVI录像的录制
• 4.2.3 AVI实时录像的播放
• 4.2.4 焊缝图像捕捉
• 4.3 焊缝图像的加窗处理
• 4.4 焊缝跟踪图像处理
• 4.4.1 中值滤波法
• 4.4.2 邻域平均法
• 4.4.3 拉普拉斯锐化法
• 4.4.4 分割阈值的优化选取
• 4.4.5 投影图像处理法
• 4.5 焊缝跟踪图像的边缘检测
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢