【摘 要】
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在复杂构件激光焊接过程中,通过使用基于机器视觉的焊缝位置跟踪焊接机器人系统可在保证高精度需求同时提高焊接质量与生产效率,因此在现代焊接工业领域中得到广泛运用。为解决高铁闸机焊接效率与精度问题,本文设计了一套用于焊缝位置跟踪的线结构光视觉传感器系统,同时建立了一套传感器软件平台。主要内容如下:（1）搭建了一套基于450 nm蓝光线激光视觉传感器焊缝位置跟踪系统。分析了线结构光传感器工作原理,确定了传
【基金项目】
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广东省佛山市项目,项目名为“高功率光纤激光焊接机器人系统研究开发”,编号为 2017IT100112；
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在复杂构件激光焊接过程中,通过使用基于机器视觉的焊缝位置跟踪焊接机器人系统可在保证高精度需求同时提高焊接质量与生产效率,因此在现代焊接工业领域中得到广泛运用。为解决高铁闸机焊接效率与精度问题,本文设计了一套用于焊缝位置跟踪的线结构光视觉传感器系统,同时建立了一套传感器软件平台。主要内容如下:（1）搭建了一套基于450 nm蓝光线激光视觉传感器焊缝位置跟踪系统。分析了线结构光传感器工作原理,确定了传感器硬件结构并完成了硬件参数选型。针对拼接、内角接与外角接焊缝进行图像采集。（2）完成了线结构光传感系统标定。搭建了相机线性模型以及倾斜相机模型。确立线激光平面标定方案。通过实验完成相机标定以及线激光平面方程标定。进行标定结果检测,实验结果误差为4.998%,证明标定模型满足焊缝三维信息测量精度要求。（3）分析了实际采集图像灰度变化问题。提出一套自适应曝光参数调节方案,在全局亮度均值曝光估计方案基础上设计了一套动态步长调节系统。具体为以最初始图像平均灰度值作为基准值,在设置了阈值与步长后,图像灰度值高于200时作为废弃帧;高于130时步长设置为预设步长的2倍;低于80时步长设置为预设步长的1/2。实际实验表明自适应曝光对图像亮度变换有较好的调节效果;同时针对图像中椒盐噪声问题,分别采用三种滤波方式进行实验对比,根据实际处理情况进行滤波模式选择。（4）研究了实际采集图像局部高亮噪声问题。提出一套图像增强处理方案。具体为采集非均匀光照补偿进行图像处理,其次确定阈值选取范围对图像进行全图阈值分割,最后采用图像膨胀对激光条纹断裂进行补偿连接。实际实验表明图像增强处理方案对局部高亮噪声有较好的处理效果。（5）设计了一套传感器系统软件平台。使用C#与OpenCVSharp开发视觉传感器软件系统。完成了软件平台框架搭建并介绍了使用流程。对系统功能进行性能测试,实验证明软件平台与传感器系统适配良好且主体功能可行性较好。
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