Effective Weld Seam Profile Extraction via Visual Features for Robotic Welding with Thick Steel Plates

Abstract

摘要： 基于结构光的主动视觉传感技术是用于厚板机器人自动焊接中检测焊缝信息的一种有效途径。针对焊接过程中采集的焊缝图像包含或不包含电弧区域的两种情形，提出了一种基于视觉特征的适用于典型接头的激光条纹提取的通用算法。该算法利用Gabor滤波生成方向特征图，阈值分割后利用最近邻聚类算法对激光条纹和干扰数据进行聚类，根据聚类结果获得各类数据点在图像中的空间跨度，且只保留跨度值大于平均跨度的类，实现激光条纹的粗略提取；在从粗略提取结果中获取首个激光条纹分段的前提下，利用后续待识别的类与前一次已提取的激光条纹分段的欧式距离和类的自身跨度，设计了一个能提取激光条纹后续分段的竞争策略，从而实现激光条纹主体轮廓的准确提取；根据激光条纹视觉投射特点，设计了一个提取主体轮廓各分段之间的激光条纹细节的有效规则，实现激光条纹细节的提取。利用厚板T形接头和对接接头焊接中采集的焊缝图像验证了文中激光条纹提取算法的有效性，为厚板机器人自主焊接智能系统面向多种接头焊接应用的集成提供了可能。