焊缝自动跟踪系统x 孙中皋1

焊缝自动跟踪系统x 孙中皋1

第32卷　第1期

2006年2月

大连海事大学学报

JournalofDalianMaritimeUniversity

Vol.32　No.1

Feb　2006

文章编号:100627736(2006)0120058204

基于结构光的螺旋管焊缝自动跟踪系统

孙中皋,梁德群,王新年,张　旗

(1.大连海事大学信息工程学院,辽宁大连　116026;2.大连海事大学自动化与电气工程学院,辽宁大连　116026)

摘要:针对国内螺旋管焊缝超声波探伤检测设备中尚无可靠实用的焊缝自动跟踪系统这一突出问题,设计

并研制了一种基于结构光的螺旋管焊缝自动跟踪系统.系统以激光为主动光源,以CCD摄像头为传感器件,由工控机对获取的焊缝图像采用文中所述算法进行实时处理,得到偏差信号送入伺服电机系统控制执行机构动作,从而实现焊缝自动跟踪.系统实时性好,跟踪精度高,已获得实际应用.

关键词:智能控制;焊缝跟踪;结构光;图像处理

中图分类号:TP273.5　　　　　　　　　　　　　:A

0　引　言

.用来建造运输管线的钢管必须能够承受较高的压力,并且要具有一定的耐腐蚀性.为保证安全,必须严格保证所使用的螺旋钢管的质量.因此,需要在钢管出厂前对焊缝进行无损探伤检测,以消除隐患.目前国内多采用超声波检测技术进行焊缝探伤,而保证探伤准确性的前提是要有一种跟踪精度高的焊缝自动跟

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踪系统.

目前,常用的焊缝跟踪方法有机械式、电弧传

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感式、声学式和光学式等多种,基于结构光的视觉传感方法,因激光的高能量、高亮度、单色性,照射到工件表面上发生变形,CCD摄取图像并经处理后,能识别出不同形式的焊缝中心位置及其特征信息,是一种很有前途的控制方法.针对这种方法本文设计了一种焊缝自动跟踪系统,采用工业控制计算机对焊缝激光图像进行预处理、LOG滤波,然后运用斜率分析法准确检测出激光

Ξ收稿日期:20052082201

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,将焊缝偏差信,对焊缝进行实时跟踪.

1　系统结构及工作原理

本系统硬件包括工业控制计算机、伺服电机、PLC控制器、CCD传感器、激光发生器、基于PCI总线的DH-CG400图像采集卡、KPCI824模拟量输出卡和KPCI840开关量输入输出卡等,系统结构如图1所示.视觉传感器采用激光以一定角度照射,摄像头垂直接收的方式.工作过程中,CCD摄像头采集到的图像由图像采集卡输入到工业控制计算机,工控机处理图像求出焊缝的中心位置并将偏差量送给伺服系统,通过跟踪结构调整探伤仪和CCD摄像头的位置,从而对焊缝实现实时跟踪.整个系统的操作和逻辑控制通过PLC控制器由操作台发送给IΠO接口.焊缝跟踪原理如图2所示.

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2　焊缝图像处理

受工件表面不平整及铁锈、划痕等影响,CCD摄像机获取的是带有大量噪声的图像

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