强噪声下的激光视觉焊缝跟踪图像处理研究现状及展望
图像处理技术在焊缝跟踪中的应用
h n o l gy The
o
p p
a
e r
ha
a n a
ly z e d
th e
c o n
n
t
bo
u
t
im
a
a
p
r o c e s s
i n g in
v ；
th e
n
w e
s e a m
a c
kin g
s
y
te
m
．
Ke y
w o r
ds
w ： e
ld in g
s e a m
tr
a c
k i n g ；i m
维普资讯
第 38 卷
第
2
期
Ek
c
雹晖梭
t
200 8 年 2 月
ri c W
e
ldin g M a
c
hi n
e
V 0 1． 8 N o 2 3 F eb 2 0 0 8
．
．
图像处理 技术 在焊缝跟 踪 中的应用
王
萍 孙绍功 张文明
， ，
(沈
阳 大
学 机械
工
程 学院
。
已 经 成 为 焊 缝 自动
到 的 焊 缝 中心 位 置 与 焊 枪 位 置 的 偏 差 进 行 实 时 纠 偏 从 而保 证 焊缝 跟 踪 的实 时性 和 精确性
， ，
。
可 见 焊 缝 图 像 处 理 系 统 对 整 个 自动 跟 踪 系 统
1
研 究现状
图像 处 理 技 术 在 焊 接 领 域 的 应 用 已 经 引起 国
、
图像处理 系统 和执行 机 构组 成 现 在采 用 CCD 视
激光视觉焊缝跟踪系统图像处理
激光视觉焊缝跟踪系统图像处理
赵相宾;李亮玉;夏长亮;符灵建
【期刊名称】《焊接学报》
【年(卷),期】2006(027)012
【摘要】对视觉焊缝跟踪实时图像处理的方法进行了研究,首先采用图像增强来增加图像对比度,采用中值滤波去除图像噪声,并用二值化法将目标图像从背景图像中提取出来.在后处理的研究中激光视觉焊缝跟踪系统图像处理的关键技术--激光带中心线的抽取和特征点的检测提出了切实可行的方法.采用中轴变换法提取的中心线单一、连续;用斜率分析法来检测特征点方便可靠.该处理方法能准确检测焊缝特征点,处理速度快,能够满足跟踪系统的实时性要求.
【总页数】4页(P42-44,48)
【作者】赵相宾;李亮玉;夏长亮;符灵建
【作者单位】天津大学,自动化学院,天津,300072;天津工业大学,机电学院,天津,300160;天津大学,自动化学院,天津,300072;天津工业大学,机电学院,天
津,300160
【正文语种】中文
【中图分类】TG115.28
【相关文献】
1.焊缝跟踪应用的线激光视觉伺服控制系统 [J], 邹焱飚;王研博;周卫林
2.焊缝跟踪的激光视觉传感器图像处理研究 [J], 姜家高
3.激光视觉焊缝跟踪系统设计与关键技术 [J], 刘少林;王锦夏;钟波;李宏;陶文
4.激光视觉焊缝跟踪图像处理与坡口识别 [J], 刘习文;洪波;戴铁峰
5.激光视觉焊缝跟踪实时图像处理研究 [J], 朱六妹;宋国军;王伟;邹奇仕;罗丕华;陈明礼
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
激光视觉焊缝跟踪中图像二值化处理
激光视觉焊缝跟踪中图像二值化处理申俊琦;胡绳荪;冯胜强【摘要】焊缝图像的二值化处理是实现焊缝视觉跟踪的一个重要环节.针对激光视觉传感焊缝图像,通过最小二乘法建立了Otsu法所选阈值与焊缝激光带区域灰度平均值的直线回归方程,从而得到了焊缝图像二值化处理的最佳阈值.利用该方法对焊缝图像进行二值化处理,并与传统二值化处理方法的结果进行了对比.结果表明,该二值化阈值选取方法可以有效地选取出适合焊缝图像二值化处理的阈值,处理结果良好,更利于后续的焊缝特征点提取.%The binarization processing of seam image is an important step to realizing the vision seam tracking. Aiming at the seam image of laser vision sensing , the linear regression equation of threshold obtained using Otsu method and average gray value of laser region was concluded based on least square method, hence the optimal threshold of seam image binarization was gained. The binarization processing result of the calculated threshold was compared with that of conventional binarization approach. The results show that the suitable threshold of seam image binarization processing can be automatically obtained, and the seam image binarization result is beneficial to the subsequent image feature point extraction.【期刊名称】《天津大学学报》【年(卷),期】2011(044)004【总页数】5页(P308-312)【关键词】激光视觉传感;焊缝图像;二值化处理;Otsu算法【作者】申俊琦;胡绳荪;冯胜强【作者单位】天津大学材料科学与工程学院,天津,300072;天津市现代连接技术重点实验室,天津,300072;天津大学材料科学与工程学院,天津,300072;天津市现代连接技术重点实验室,天津,300072;天津大学材料科学与工程学院,天津,300072;天津市现代连接技术重点实验室,天津,300072【正文语种】中文【中图分类】TG409随着视觉传感器、计算机技术、图像处理算法以及智能控制技术的不断发展，利用光学视觉传感的焊缝跟踪技术也得到了飞速的发展.这一焊缝跟踪技术因其信息直观、与工件无接触、测量精度高和动态响应快等优点得到了国内外焊接研究工作者的关注[1-5].基于视觉传感的焊缝跟踪中，最为基础也最为关键的就是焊缝图像的处理.焊缝图像处理的最终目标就是快速而准确地得到坡口及焊缝的特征信息，在焊缝图像的处理过程中，图像的二值化处理是非常重要的一个环节.为此，笔者将传统Otsu方法与直线拟合相结合的方法引入到焊缝图像的二值化处理中，通过对实际焊缝图像进行处理，证明了该方法的有效性.激光视觉传感焊缝跟踪是目前使用最多的一种主动光视觉焊缝跟踪方法.本研究利用激光视觉传感器对35°单边V形坡口横焊焊缝进行图像采集，焊接母材选用500,mm×300,mm×25,mm的 D32高强度钢，焊缝图像采集系统示意如图1所示.图2为所采集到的经过打底焊后焊缝原始图像.从图 2中可以看出，焊缝原始图像中有部分噪声，并且焊缝图像中表征坡口和焊缝信息的激光带与图像背景的对比度不强，不利于后续处理，所以首先对所采集到的焊缝原始图像进行了滤波去噪和对比度增强，处理后的焊缝图像如图3所示.对于焊缝图像的处理来讲，最终的目的就是要从焊缝图像中提取出真实的焊缝信号，摒弃其他无关的信号.通过滤波去噪和对比度增强，焊缝图像中表征焊缝信息的激光带图像与背景有了较为强烈的对比，但为了提高后续处理的速度以及精度，则希望通过适当的处理使得焊缝图像中激光带信息为唯一信息，而噪声、飞溅等其他无关信息可以全部去除.灰度图像的二值化处理是指将图像中像素点的灰度值设置为 0或 255，也就是说图像中的像素点不是黑色就是白色.而焊缝图像的二值化处理就是通过运算使得焊缝图像(如图 3所示)中激光带区域像素点的灰度值变为 255(或 0)，而其他无关区域的灰度值变为0(或255).从本质上讲，0和255这两个像素值分别对应于关闭和打开，也可以记为0和1.式中： g(x ,y)表示经过转换后像素点(x ,y)的灰度值；f(x ,y)表示转换前该像素点的灰度值；T为二值化变换阈值.从式(1)中可以看出，二值化处理的关键就是阈值T的选择.最简单的二值化阈值选择方法就是根据图像的灰度直方图来进行选择.一般来说，对比度比较大图像的灰度直方图中会有明显的双峰，传统的方法是以双峰间的谷底作为二值化的阈值，把图像中大于阈值的像素点灰度值变为 255，小于阈值的像素点灰度值变为 0.图 4为图 3所示焊缝图像的灰度直方图，从图中可以看出有明显的双峰，双峰间谷底的灰度值在85左右，图5是将谷底灰度值85作为变换阈值的二值化处理结果.从图5中可以看出，若将直方图中两个峰值间的谷底灰度值作为阈值，对焊缝图像进行二值化处理，结果并不理想.这主要是由于焊缝图像中表征焊缝信息的激光带的灰度值是非常高的，而其在整个焊缝图像中所占有的面积却较小，这就使得直方图中不能明显地显示出激光带与其相邻区域的灰度变化.查看焊缝图像中所有像素的灰度值可以发现，激光带区域内像素点的灰度值基本在230左右，所以应将该值作为焊缝图像二值化处理的变换阈值.图 6为将阈值设为230后焊缝图像的二值化处理结果.从图 6可以看出，将阈值设为 230后，焊缝图像的二值化处理与阈值为 85时相比，处理效果良好.但由于焊接过程是一个包含了电场、磁场、热场等的复杂过程，这就导致焊缝图像的灰度分布以及激光带区域内像素点的灰度平均值并不相同，所以对不同焊缝图像进行二值化处理时所需设定的阈值也可能不同.如果焊接过程中对每幅焊缝图像都人工选取阈值的话，那显然是不切实际的.这就需要计算机能够针对不同的焊缝图像自适应地选择相应的二值化变换阈值.自动获取二值化变换阈值的方法有很多种，目前应用较为广泛的是 Otsu法.Otsu法又被称作最大类间方差法，是由日本学者Otsu Nobuyuki[6]于1979年首次提出的，它是一种二值化变换阈值的自适应确定方法，一般记为 Otsu法.到目前为止，Otsu法及其改进算法已经广泛地应用到了有关图像二值化处理的许多研究之中[7-10].Otsu法的基本思想是：对于图像的二值化变换阈值，它应该能够将图像分为灰度大小两类，并使得两类中像素点灰度平均值的类间方差最大，满足这个要求的灰度值就是图像的二值化变换阈值.不管图像的直方图中是否存在明显的双峰，Otsu法都可以通过该算法计算选取出一个较合适的变换阈值T，使得分类的类间方差最大，所以该算法是一种选取全局阈值的算法.通过Otsu法对图1所示的焊缝图像进行二值化阈值选取，所得的二值化处理变换阈值T为96.9.可以看出使用Otsu法虽然可以自动地选取二值化处理的变换阈值，但是由于从根本上该算法选取的还是焊缝图像灰度直方图中最为明显的两峰值间的谷底灰度值作为变换阈值，所以得到的阈值并不能有效反映出表征焊缝信息的激光带区域的灰度特点.从前面的分析可知，若将焊缝图像的二值化变换阈值设为激光带区域像素点的灰度平均值，则二值化处理的结果较好.选取经过滤波去噪和对比度增强的25幅焊缝图像，进行Otsu法二值化变换阈值选取，同时利用图像处理软件分别计算这 25幅焊缝图像中激光带区域像素点的灰度平均值，所得的结果如表1所示.将 Otsu法求取的二值化变换阈值设为x，利用最小二乘法对表1所示的两项数据进行直线拟合，拟合后得到两者关系为式(2)中的y′代表利用上述方法进行拟合后所计算出的激光带区域像素点的灰度平均值.图 7为激光带区域像素点平均灰度的实际值与拟合值.利用直线拟合得到的激光带区域像素点灰度平均值与实际值的最大相对误差为4.83%，最小相对误差为0.04%，平均相对误差为 1.60%，这说明利用直线拟合的方法可以实现焊缝图像二值化阈值的小误差确定.利用 Otsu法以及式(2)，可以求出图 3所示的焊缝图像二值化变换阈值.图 8为根据计算出的阈值进行焊缝图像二值化处理的结果.从图8中可以看出，使用本文提出的方法对焊缝图像进行二值化处理，处理结果较好，使得表征焊缝信息的激光带图像得到了有效的保留，而其他无关信息基本去除.利用该方法实现焊缝图像的二值化处理时间不超过 50,ms，整个焊缝跟踪中图像处理的总时间不超过350,ms，可以满足焊缝跟踪实时性的要求.图9为针对图8的二值化焊缝图像的最终处理结果，即为坡口及焊缝特征点提取的结果.(1)使用传统的二值化阈值方法并不能有效地选择出适合焊缝图像二值化处理的阈值，并且由于该方法确定的阈值需要人工选取，所以不能满足自动化的要求. (2)使用Otsu法虽然可以自动地选取图像二值化阈值，但是由于算法本身的特点，所以选取出的阈值还不能满足焊缝图像二值化处理的要求.(3)通过最小二乘法，直线拟合出了 Otsu法选取出的阈值与激光带区域像素点灰度平均值的关系，最终得到了适合焊缝图像二值化处理的阈值自适应选取方法，通过对焊缝图像的二值化处理，证明该方法是切实有效的.【相关文献】［1］陈诚，刘鸣，陈兴梧，等. 自动焊接中焊缝检测跟踪系统的研究[J]. 天津大学学报，2003，36(5)：567-570.Chen Cheng，Liu Ming，Chen Xingwu，et al. Research of detection and tracking systemof seam in the automatic welding[J]. Journal of Tianjin University，2003，36(5)：567-570(in Chinese).［2］Kang Minggoo，Kim Joonhong，Park Youngjun，et ser vision system for automatic seam tracking of stainless steel pipe welding machine[C]// ICCA 2007-International Conference on Control，Automation and Systems. Seoul，Korea，2007：1046-1051.［3］姜建锋，熊震宇，陈焕明. 数字图像处理在焊缝识别中的应用[J]. 南昌航空工业学院学报：自然科学版，2005，19(1)：58-61.Jiang Jianfeng，Xiong Zhenyu，Chen Huanming. Application of digital image processingin the weld seam recognition[J]. Journal of Nanchang Institute of Aeronautical Technology：Natural Science，2005，19(1)：58-61(in Chinese).［4］Reddy G，Raman A，Reddy H，et al. Laser vision based seam tracking system for welding automation[C]// Proceedings of the 2008 International Conference on Image Processing，Computer Vision and Pattern Recognition，IPCV 2008. Las Vegas，2008：440-445.［5］刘振国，陈志翔. 激光传感图像处理方法研究[J]. 电焊机，2009，39(4)：133-137.Liu Zhenguo，Chen Zhixiang. Research on image processing for laser sensing[J]. Electric Welding Machine，2009，39(4)：133-137(in Chinese).［6］Otsu Nobuyuki. Threshold selection method from graylevel histograms[J]. IEEE Transactions on Systems，Man and Cybernetics，1979，9(1)：62-66.［7］Buxton B，Abdallahi H，Fernandez-Reyes，et al. Development of an extension ofthe Otsu algorithm for multidimensional image segmentation of thin-filmblood[C]//Proceedings of International Conference on Computing：Theory and Applications，ICCTA 2007. Kolkata，2007：552-561.［8］吴世英，虞欣. 基于智能遗传算法和 Otsu法的多目标图像分割算法[J]. 测绘信息与工程，2006，31(4)：47-49.Wu Shiying，Yu Xin. An multi-object image segmentation approach based on intelligent genetic algorithm and Otsu algorithm[J]. Journal of Geomatics，2006，31(4)：47-49(in Chinese).［9］Zahara E，Fan Shukai，Tsai Duming. Optimal multithresholding using a hybrid optimization approach[J].Pattern Recognition Letters，2005，26(8)：1082-1095. ［10］Parkinson I H，Badiei A，Fazzalari N L. Variation in segmentation of bone from micro-CT imaging：Implications for quantitative morphometric analysis[J]. Australasian Physical and Engineering Science in Medicine，2008，31(2)：160-164.。
激光视觉焊缝跟踪图像处理与坡口识别
ｔｅｇ ｏｅｒｇ ｎｃｎｂ ｅｏｎｚｄ Ｔ ｅｅｍ ｔｏｓ ａｅｔｅｍ ｒｓ ｆ ｏｄｅ ｅｔ， ｓ ｔ ｅｃｓ，ｎ ｅｓ ｏｇａｔ ｈ ｒ ｖ ｉ ａ ｅｒ ｇ ｉ ． ｈｓ ｅ ｄ ｖ ｅ ｔ ｏ ｏ ｆ ｃ ｌ ｓ ｉ ｏｔａｄｔ ｔ ｎ ｉ ｏ ｅｏ ｃ ｅ ｈ ｈ ｈ ｉ ｇ ｆ ｓ ｅ ｍ ｈ ｒ ｎ—
Ｃ ｍ ｌ ａ ｒｃｓ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ｎ ｑ ｉｍ ｎ ｏ ｉｉｒ ｆ ｄ ｃｔ ｎＸ ａｇａ １１５ Ｃ ｉａ ｏ ｐｅ Ｐ ｔ Ｐｏｅｓ ｇＴ ｃｎ ｌ ｙａｄＥ ｕ ｅｔ ｆ ｎｓｙｏ ｕａ ｏ ， ｉｎｔ ４ ０ ， ｈｎ ） ｘ ｈ ｉ ｏ ｐ Ｍ ｔ Ｅ ｉ ｎ １
ＬＩ Ｘｉｗｅ ， Ｕ — ｎ ＨＯＮＧ 。 ＤＡＩＴｉ ．ｅ ｇ Ｂｏ ｅｆｎ
，
（ ． ｉ ｇ ｎＵ ｉｅｓ ｙ Ｄ ｐ ｒ ｅ ｔ ｆ ｅ ｈ ｎｃｌＥ ｇｎ ｅ ｎ ， ｉ ｇ ｎ４ ０ ， ｈｎ ； ． ｎ ｉ ｅ ｎ ｅｅ ｒｈ Ｃ ｎ ｒ ｏ １ Ｘ ａ ｔ ｎｖｒｉ ， ｅ ａｔ ｎ ｏ ｃ ａ ｉ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｘ ａ ｔ １ ５ Ｃ ｉａ ２ Ｅ ｇ ｅ ｒ ｇＲ ｓａｃ ｅ ｔ ｒ ｎａ ｔ ｍ Ｍ ａ ｉ ｎ ａ １ １ ｎ ｉ ｅｆ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｃ ｏ ｄｎ ｏ ｔ ｅ ｉ ｇ ｈ ｒｃ ｅ ｓｉｓｉ ｌ ｅ ｍ ｒ ｃ ｉ ｇ ｂ ｓ ｄ ｏ ａ ｅ ｉｉｎ， ｄ ｎ ｔａ ｓｏｍ ｓｕ ｅ ｓｒ ｃ ： ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ｍａ ｅｃ ａａ ｔｒ ｔ ｎ ｗｅｄ ｓ ａ ｔａ ｋ ｎ ａ ｅ ｎ ｌｓ ｒｖｓｏ Ｒａ ｏ ｒ ｎ ｆ ｒ ｉ ｓ ｄ ｉ ｃ ａ ｒ ｔ ｏｆｎ ｈ ｃ ｔ ｎ ｏ ｅ ｔ ｐ ；ｈ ｎ，ｈ ｒ ｎ ｆｒ ｄ ｉ ｇ ｒ ｃ ｓ ｅ ｙ ｕ ｉ ｇ ｔｅ ｍｅ ｈ ｄ ｔａ ｈ ｎ ｒ ｔ ｓ ｄ ｔ ｅ ｌ ａ ｉ ｆｌ ｒｓｒ ｅ ｔ ｅ ｔ ｅ ｔ ｓ ｍｅ ｍａ ｅ ｉ ｐ ｏ ｅ ｓ ｄ ｂ ｓｎ ｈ ｔｏ ｈ ｔｔｅ ｉｆ － ｉ ｆ ｔｉ ｏ ｏ ｓ ａ ｉ ａ ｏ ｓ ｏ ｍａｉ ｎ ｃ ｍｉ ｇｆｏ ｌｓ ｒ ｔ ｐ ｓｋ ｐ ｎ ｔ ｅ ｆ ｒ ａｉｎ ｃ ｍｉ ｇｆ ｍ ｏｓ ｓｉ ｅ ｖ ｄ Ａ ｅ ａ ｅｉ ｖ ｒｅ Ｒａ ｔ ｏ ｎ ｍ ｅ ｒ ｅｉ ｅ ｔ ｄ ｏｈ ｒ ｎ ｏ ｏ ｒ ａ ｓｉ ａ ｉ ｍ ｔ ｏ ｎ ｏ ｎ ｉ ｓｒ ｍｏ ｅ ． ｆ ｒｔ ｔ ｈ ｎ ｅ ｓ — ｏ ｒ ｅ ｔ ｈ ｔ ｄ ｎ ｔａ ｓｏ ｓｃ ｒｉｄ ｏ ｔ ｏ ｒ ｃ ｖ ｒｔ ｅ ｏ ｇｎ ｇ ． ｉ ａｌ Ｏ Ｓ ｔ ｏ ｓｕ ｅ ｏ ｍａ ｅｓ ｇ ｎ ａｉｎ Ｓ ｈ ｔ ｏ ｎ ｆ ｒ ｉ ａ ｒ ｕ ｅ ｏ ｅ ｈ ｒ ｉ ａ ｉ ｅ Ｆ ｎ ｌ ｒ ｍ ｅ ｔ ｉ ｌ ｍａ ｙ， Ｔ Ｕ ｍｅｈ ｄ ｉ ｓ ｄ ｆｒｉ ｇ ｅ ｍｅ ｔ ｔ Ｏ ｔａ ｏ
医学影像处理技术的噪声去除与图像增强研究
医学影像处理技术的噪声去除与图像增强研究近年来，医学影像技术在医疗领域的应用越来越广泛，为临床诊断与治疗提供了重要的辅助手段。
然而，由于种种因素的干扰，医学影像中普遍存在着噪声问题，这不仅降低了图像的质量，也会对临床医师的诊断产生不利影响。
因此，噪声去除与图像增强成为了医学影像处理技术研究的重要内容。
噪声去除是医学影像处理中一项重要的任务。
影像噪声的产生主要有两个原因：一是硬件因素所导致的图像采集过程中的噪声，如传感器噪声、电力线噪声等；二是软件因素，图像处理过程中引入的噪声，如图像压缩、放大等操作所引入的噪声。
针对不同类型的噪声，我们可以采用不同的噪声去除方法。
在医学影像中，除了噪声去除外，图像增强也是一项重要的任务。
通过图像增强技术可以改善图像的视觉质量，提高医生的诊断准确性。
图像增强技术包括对比度增强、边缘增强和细节增强等方法。
其中，对比度增强是最常见的图像增强技术，它可以增强图像中的亮度差异，提高图像的清晰度和对比度。
针对医学影像的噪声去除与图像增强问题，研究者们提出了许多方法和算法。
在噪声去除方面，常用的方法有均值滤波、中值滤波、小波降噪等。
均值滤波通过计算像素点邻域的均值来去除噪声，但会导致图像的细节信息丢失。
中值滤波则通过对像素点邻域的像素值排序后取中值来去除噪声，可以有效保留图像细节。
小波降噪是一种基于小波变换的去噪方法，可以对图像进行多尺度分析，同时保持图像的主要特征。
在图像增强方面，常用的方法有直方图均衡化、伪彩色增强等。
直方图均衡化通过重新分布图像的灰度级，使得图像在灰度分布上更加均匀，从而增强图像的对比度。
伪彩色增强是一种将灰度图像转换为彩色图像的方法，通过赋予不同灰度级以不同的颜色，可以使得图像的信息更加直观、清晰。
除了传统的方法外，近年来，深度学习技术在医学影像处理中也得到了广泛应用。
卷积神经网络（CNN）是一种典型的深度学习模型，在医学影像中的应用可以实现噪声去除和图像增强的自动化。
基于激光视觉的焊缝跟踪系统的研究的开题报告
基于激光视觉的焊缝跟踪系统的研究的开题报告
一、选题的背景和意义
随着工业自动化程度的不断提高，焊接工艺的自动化也越来越受到人们的重视。
对于焊接工艺来说，焊缝的质量是决定焊接效果的关键因素之一。
因此，在焊接过程中能够实时跟踪焊缝的位置和形状，对保证焊缝的质量至关重要。
传统的焊缝跟踪方法主要是通过感应器或摄像机来实现，但这种方法存在误差较大、精度不高等问题。
而基于激光视觉的焊缝跟踪系统，则能够解决这些问题，因此具有广泛的应用前景。
二、研究的目的和内容
本次研究旨在设计一种基于激光视觉的焊缝跟踪系统，通过激光投射线来实时监测焊接过程中焊缝的位置和形状。
具体研究内容包括：
1. 激光视觉技术的基本原理研究；
2. 激光投射线的设计、构建及其与摄像机、计算机等组件的整合；
3. 焊接过程中焊缝跟踪算法的研究和实现；
4. 实验验证和结果分析。
三、研究的方法和步骤
本次研究采用文献资料法、理论分析法和实验验证法。
具体步骤如下：
1. 理论分析激光视觉跟踪技术的基本原理和应用场景；
2. 设计和构建激光投射线、摄像机等硬件设备，并进行组件整合；
3. 研究并实现焊缝跟踪算法；
4. 进行实验验证，并对实验结果进行分析。
四、预期成果和意义
本次研究预期将设计出一种基于激光视觉的焊缝跟踪系统，并验证其在焊接过程中的有效性。
该系统具有以下意义：
1. 提高焊缝跟踪的精度和稳定性，减小人为干扰因素对焊缝质量的影响；
2. 实现焊缝自动跟踪，提高生产效率和工作效率；
3. 推动焊接工艺的自动化进程，提高工业制造的智能化水平。
无损检测中的焊缝跟踪系统分析
无损检测中的焊缝跟踪系统分析作者：徐义广来源：《科学与信息化》2017年第29期摘要从日常生活用品，如家用电器、水暖设备等的生产到飞机、潜艇、火箭、飞船等尖端科技产品都离不开高效率、现代化的焊接技术，而焊缝跟踪系统通过应用各种传感器技术，采集焊接过程中产生的电、光、热、力、磁等物理信号，大大提高了焊接质量和焊接过程的自动化程度，加强焊缝跟踪系统研究分析有着重要的意义。
文章就该系统展开了论述。
关键词无损检测；焊缝跟踪系统；分析前言随着焊接技术的不断发展，它在生产中的应用日趋广泛，到目前为止已经成为一种重要的加工手段。
图像处理算法是焊缝跟踪的关键技术，它在分析检测图像的基础上，应用图像增强、边缘检测、图像分割等算法，确定了图像处理的实现算法，根据结果能够得到检测目标的实际位置，以此实现对检测目标的跟踪，保证超声波无损检测的实时性，下文也就此方面做出了简析。
1 图像处理的研究现状图像处理是焊缝跟踪系统的关键步骤，优越的图像处理技术保证了焊缝跟踪系统的准确性，实时性，提高了焊缝跟踪系统的适应性。
一般的视觉传感系统的图像处理技术，包括了图像滤波及增等改善提取图像质量的处理技术；图像的特征提取主要包括边缘检测，纹理或色彩特征以及图像分割等方面，是提取焊缝边缘或分割焊缝区域范围的重要方法；图像处理由于计算量大，需要设计并改进专门的硬件系统，同时需要优化软件的算法[1]。
2 焊缝跟踪中的图像处理2.1 预处理焊缝图像的滤波去噪是根据噪声特征设计合适的滤波器，主要分为线性和非线性滤波器。
线性滤波器是平滑处理，虽然利于滤波去噪，但是会使图像边缘模糊化，不利于特征提取。
最常用的非线性滤波是中值滤波器，中值滤波器能在滤波去噪的同时保持图像边缘不被模糊化。
对于图像中的一些特定噪声，需要根据噪声特征设计合适的滤波去噪方法。
但是滤波去噪在除去了大量的噪声的同时，图像也变得模糊，因此通常需要对焊缝图像进行图像增强处理，以便于图像目标分割。
视觉机器人焊接技术的研究综述与展望
视觉机器人焊接技术的研究综述与展望发布时间：2022-05-06T02:24:30.106Z 来源：《科学与技术》2022年2期作者：曹磊[导读] 工业机器人是结合多种学科技术且面向工业生产方向的多自由度机械手曹磊中车齐齐哈尔车辆有限公司黑龙江齐齐哈尔 161002摘要：工业机器人是结合多种学科技术且面向工业生产方向的多自由度机械手，在焊接、喷涂、码垛、产品以及搬运领域应用十分广泛。
伴随科学技术的发展，同时我国社会老龄化不断加剧，劳动力成本逐年增加，同时存在着进行传统加工制造业的一线工人逐年减少的问题，在这样的背景下，工业机器人的快速发展对于提高工作效率、降低劳动力成本都有着极其重要的意义，特别是在高危场合，使用机器人代替人工去执行危险任务更能凸显发展工业机器人的必要性。
本文主要分析视觉机器人焊接技术的研究综述与展望。
关键词：弧焊机器人；摆弧路径；焊接性引言焊接机器人、喷涂机器人、打磨机器人都属于工业机器人。
其中焊接机器人占工业机器人总数的比例较大，是目前应用最广泛的工业机器人。
焊接机器人的广泛应用推动了焊接机器人技术的发展，同时也为焊接过程的自动化应用提供了有利的条件。
对焊接机器人来说，需要依靠示教编程技术实现焊接作业，传统示教编程方式主要分为两大类：在线示教、离线编程。
而离线编程因为其难以保证在建模尺寸理论与实际的一致性、焊接前建模准备时间过长、难以保证位置精度和合适的姿态等问题，所以不易完成高精度的焊接任务，因此一般采用示教器或PC控制机器人焊枪末端工具坐标中心点（TCP）到达指定位姿并进行记录的方式进行焊接作业。
而在目前焊接任务的复杂程度不断增加，而用户对焊缝质量和示教效率要求越来越高的形势下，降低示教的难度和工作量，提高示教效率，实现示教的自适应性，从而提高生产效率显得尤为重要。
随着图像处理、机器视觉技术的快速发展，出现了多种应用于机器人焊接的传感器。
1、焊接机器人国内外研究现状传统制造业严重依赖人工，随着现代工业的发展，企业劳动力成本变高，同时人工操作精度不高，日复一日的操作难以保持同一水平，这无疑对制造业自动化是一个巨大的阻碍。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
强噪声下的激光视觉焊缝跟踪图像处理研究现状及展望
董金枋;汤大赟;吴頔;张培磊;于治水;许燕玲
【期刊名称】《电焊机》
【年(卷),期】2022(52)12
【摘要】激光视觉焊缝跟踪系统已经成为机器人焊接必不可少的关键环节之一,但焊接过程中存在的金属飞溅、烟尘以及强弧光等常见的强噪声干扰,给激光视觉焊缝跟踪的稳定性和精确性带来极大挑战。
分别对比了焊缝跟踪最为关键的图像预处理、激光中心线提取、特征点识别三个环节中传统算法与新兴算法的区别,总结归纳各类图像处理算法的检测精度、实时性以及适用场景。
并对激光焊缝跟踪技术在焊接领域未来的发展方向进行了展望。
【总页数】16页(P1-16)
【作者】董金枋;汤大赟;吴頔;张培磊;于治水;许燕玲
【作者单位】上海工程技术大学材料工程学院;上海市激光先进制造技术协同创新中心;江苏省特种设备安全监督检验研究院;上海交通大学材料科学与工程学院【正文语种】中文
【中图分类】TP216
【相关文献】
1.激光视觉焊缝跟踪系统图像处理
2.焊缝跟踪的激光视觉传感器图像处理研究
3.激光视觉焊缝跟踪图像处理与坡口识别
4.激光视觉焊缝跟踪实时图像处理研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。