【摘 要】
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随着计算机算力的水平提高，图像处理技术在工业中的应用越来越广泛，在工业自动焊接领域中，线激光视觉传感方式被认为是最有效的传感方式。根据线激光视觉传感器的线激光投射方式可分为直射式和斜射式，文中通过对比直射式和斜射式结构传感器的精度，确定线激光视觉传感器的设计采用斜射式结构，并给出了传感器根据实际需求组装时，传感器中各元器件的参数选型标准。 为了获得视觉传感器采集图像中二维图像坐标信息到三维相机坐
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随着计算机算力的水平提高，图像处理技术在工业中的应用越来越广泛，在工业自动焊接领域中，线激光视觉传感方式被认为是最有效的传感方式。根据线激光视觉传感器的线激光投射方式可分为直射式和斜射式，文中通过对比直射式和斜射式结构传感器的精度，确定线激光视觉传感器的设计采用斜射式结构，并给出了传感器根据实际需求组装时，传感器中各元器件的参数选型标准。
为了获得视觉传感器采集图像中二维图像坐标信息到三维相机坐标信息的映射关系，文中设计了一种基于棋盘格标定板的传感器标定方法，该方法简化了标定图像采集步骤，减少了标定过程中存在的人为误差因素。首先采用张正友棋盘格标定法完成对相机的标定，然后结合设计的标定图像预处理方法和相机标定结果完成对结构光平面的标定。
图像处理作为视觉传感的核心，焊缝跟踪技术对图像处理算法的准确性、实时性、鲁棒性有很高的要求。针对大多数焊缝跟踪图像处理算法在滤波过程中存在冗余运算，实时性差问题，文中通过分析焊缝图像中的弧光飞溅和激光条纹的形态特征，并运用一阶马尔科夫链描述图像矩阵邻域的空间相关性，设计了基于形态特征滤波的激光焊缝跟踪图像处理算法。该算法在提取激光条纹中心线时，通过判定形态特征去除焊接图像中的噪声干扰，有效减少滤波过程冗余运算，提高了算法的实时性。
为验证本文所提出图像处理方法的有效性，文中采用涵盖典型工况的数据集进行了一系列的离线测试，结果表明，基于形态特征滤波方法可滤除图像中的噪声，准确提取光条中心线，具有较好的准确性、鲁棒性和实时性。同时，本文进行了实际焊接试验，试验平台由六轴Fanuc焊接机器人及配套设备、线激光视觉传感器和工控机组成。针对搭接焊接类型进行了焊缝跟踪试验，实验结果表明:能完成实时跟踪焊接且跟踪平均误差小，焊接轨迹平滑。
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