基于激光跟踪焊接的焊缝识别与提取算法研究*

刘 智，胡 慧，蔡雄武，何瑛骏

（1.佛山职业技术学院机电工程学院，广东佛山 528137；2.中南大学机电工程学院，长沙 410083）

0 引言

随着工业机器人技术的日益发展，焊接工业机器人以其稳定、高效、降低劳动强度和环境适应性强等特点被广泛应用在汽车、船舶、石化管道等领域。刘少林等[1]针对中厚板激光焊接跟踪系统设计，利用摄像头、计算机、线激光以及显示单元等的视觉系统，研究了激光焊接焊缝的视觉特征提取方法以及结构。马国栋、王延深等[2]将激光焊接头与CCD视频跟踪模块集成在一起，提出一种采用一字线激光进行自动化焊缝检测的方法。李明利、刘占民[3]在焊接坡口激光检测图像处理方面，模拟了多种光线情况下，有效地对图像进行了过滤并提取了焊缝的特征。针对焊缝特征数据的准确性，许二娟等[4]利用图像处理后提取的焊缝数据进行深入地误差处理数据检测。在激光跟踪焊接方面，对于数据的精度以及检测一直是难点[5-8]。

针对传统焊接领域存在的工作劳动强度大、环境差、人力资源成本高、焊接质量不稳定等问题，本文利用MATLAB强大的图像处理技术，探索设计了一种基于图像形态学的焊缝特征提取方法，较准确地得到了焊缝的三维特征点与特征线。利用摄像头成像原理与三角形特性，设计了一套获取薄板件焊缝三维结构特征的系统，并研究了焊缝数据识别与提取的算法。基于自行研究的算法，对两块铝制薄板件的拼接缝隙进行了提取和再现。……