一种基于工业CCD的焊缝信息提取系统的制作方法

本发明涉及工业自动化焊接领域，特别提供了一种基于工业CCD焊缝信息的提取系统。

背景技术：

随着技术的不断发展，工业焊接中机器人技术作为先进制造技术的典型代表和主要技术手段，它在提升企业技术水平、稳定产品质量、提高生产效率、实现文明生产等方面具有重大作用。

现代焊接技术的自动化水平日益提高，我国出现了许多种高效和优质的自动焊接方法。弧焊的自动焊缝跟踪也得到较快发展。现阶段，国内焊缝跟踪技术可以说是种类繁多，譬如机械式跟踪、光电式跟踪、红外线跟踪等，但大部分处于实验室阶段,技术成熟度不够，焊接质量的控制是其中的关键技术，在自动焊接中，焊接图像处理技术是焊接过程质量实时传感与控制的技术难点，国内外学者针对焊接过程中存在的声、光、电、热、磁等诸多物理和化学现象，采用各种传感技术如声学传感、光学传感、温度场测定、熔池振荡信息等来检测焊接过程质量。由于焊接过程存在多参数、高耦合及时变性的特点，难以克服自动焊接过程中出现的漏焊问题。本文以电池极板焊接中，采用人工手段造成的漏焊问题为研究背景，提出采用图像处理技术。

技术实现要素：

本发明针对于目前图像处理技术在焊缝中的漏焊问题，提供了一款基于工业CCD的焊缝信息提取系统。此图像处理系统通过采集卡和摄像头对焊缝进行采集，基于图像处理技术对图像进行一系列处理，从而提取出清晰的焊缝信息。

基于工业CCD的焊缝信息提取的系统，它包括硬件设计部分（1-1）和软件设计部分（1-2）。

硬件设计部分（1-1）包括计算机（1-3）图像采集卡（1-4）和工业摄像头（1-5）对焊缝进行图像采集。

硬件设计部分（1-1）用于焊缝图像的采集（1-6）。

硬件设计部分（1-1）将图像采集卡（1-4）和工业摄像头（1-5）与计算机（1-3）相连。工业摄像头（1-5）通过图像采集卡（1-4）采集工件图像，并将图像传送给计算机（1-3）。

软件设计（1-2）包括图像预处理（1-7），目标识别（1-8）和目标提取（1-9），最终基于VS2008软件开发平台编写算法软件（1-10）。

图像预处理（1-7）用于焊缝图像的增强、图像的平滑和边缘的锐化。

目标识别（1-8）用于检测焊缝的边缘，它包括二值化和图像分割，通过选取适当的阀值对图像进行二值化，通过Hough变换法检测焊缝的边缘。

目标提取（1-9）用于得到焊缝目标，采用细化的方法提取缝隙。

编写算法软件（1-10）基于VS2008软件开发平台，设计图像预处理处理算法、目标识别算法和目标提取算法。

有益效果：

1.基于工业CCD的焊缝信息提取系统，摄像头与图像采集卡的运行稳定可靠，完全可以适应工业现场的环境要求和采集出清晰的图像信息。

2.在软件设计上，利用了VS2008软件开发平台，使用了其中丰富的图像处理库函数，可移植性、可维护性强。

3.根据本发明，可以解决焊接过程中出现的漏焊问题。

附图说明：

图1为本发明的结构图；

图2 方形工件的图像处理过程。

具体实施方式

基于工业CCD的焊缝信息提取系统由计算机、图像采集卡和摄像头组成。

图像采集卡和摄像头与计算机相连，摄像头通过图像采集卡采集焊缝图像，并将方形工件图像传送给计算机。

方形工件边缘提取摄像头在拍摄物体时会发生畸变，为使后续信息提取及坐标转换准确，需通过棋盘实验获得摄像头畸变参数，从而对图像进行校正(2-1)。

校正后图像真实的反映实际环境。

为使像素坐标与常用毫米单位对应，图像处理算法优先获得标志块像素长宽（2-2）。

通过已知的标志块长宽即可获得像素对应毫米数，从而将像素坐标与毫米单位对应起来（2-3）。

方形工件近似于方形，工件的边缘呈直线状。将采集到的图像进行预处理（1-7）。

图像预处理（1-7）包括增强、图像的平滑和边缘的锐化。

图像的增强采用灰度直方图的方法，通过图像的平滑对图像进行滤波，图像的清晰度明显增强，突出了焊缝；图像的锐化则将图像的边缘清晰化。

再将图像进行目标识别（1-8）。

目标识别（1-8）包括二值化和图像分割，通过选取适当的阀值对图像进行二值化，通过Hough变换法检测焊缝的边缘；最后进行图像的目标提取（1-9）。

目标提取（1-9）用细化的方法提取缝隙，最终得到焊缝目标。

经图像预处理、边缘检测、Hough线检测，可准确获得方形工件四条边缘中心直线方程，求解直线，即可获得方形工件四顶点坐标，获得方形工件中心位置坐标。

基于VS2008软件开发平台，实现焊缝的图像提取，编写图像预处理算法、目标识别算法和目标提取算法软件。

本发明设计了一款基于工业CCD的焊缝信息提取系统。摄像头与图像采集卡的运行稳定可靠，完全可以适应工业现场的环境要求和采集出清晰的图像信息。在图像处理技术的基础上，将采集到的图像进行一系列处理，从而得到清晰的焊缝信息。在软件设计上，利用了VS2008软件开发平台，使用了其中丰富的图像处理库函数，可移植性、可维护性强。另外，通过准确的图像处理技术，可以解决焊接过程中出现的漏焊问题。