Research on Laser Tailored Blank Inspection Based on Multiple Features

本文以激光拼焊为背景，针对基于结构光的视觉测量系统中相关的技术问题和应用需求，参考国内外相关技术和研究，结合相关图像处理算法对焊缝质量检测相关技术进行研究。首先本文介绍了基于结构光的焊缝视觉检测系统，之后对运用于焊缝检测的相关图像处理算法进行研究，最后，搭建了检测平台，并对算法进行验证。主要研究内容如下：1. 对基于结构光的焊缝视觉检测传感器进行建模，确定图像中像素点与结构光平面上点的对应关系；对传感器标定方法进行研究，建立了工业相机的成像模型，采用了基于平面靶标的张正友标定方法，利用Matlab标定工具箱对相机进行标定，对结构光标定中常用的方法进行了介绍和研究。2. 针对采集的焊缝检测图像特征，设计了一套光纹中心线提取方法。首先，为减少图像处理时间，提出了一种感兴趣区域自动提取算法；讨论了图像的滤波去噪方法，并选取了中值滤波方法对图像进行平滑滤波；对几种常用的阈值分割方法进行分析对比，选用大律法确定阈值，并对结构光进行分割提取；针对结构光二值图像存在噪声问题，选用形态学方法进行处理；对几种中心条纹提取方法进行对比分析，综合考虑处理时间和精度选取灰度重心法提取条纹中心线；设计了中心条纹直线拟合方法。3. 对背面焊缝分割方法进行研究。首先，研究了焊缝纹理特征提取方法；使用基于支持向量机的图像分割方法利灰度共生矩阵对焊缝区域进行粗提取；针对焊缝区域纹理结构特点，提出一种焊缝区域精确提取方法；对焊缝边缘进行提取，确定焊缝具体位置。4. 针对基于结构光的视觉测量系统难以有效地检测拼焊板背面焊缝几何尺寸的问题，设计了一种背面焊缝检测方法，以焊缝区域与结构光中心条纹的交点代替不易检测的畸变特征点对焊缝背面几何尺寸进行测量。并搭建了视觉检测平台，对算法进行验证。最后，对研究工作作出总结，并对今后工作进行了展望