基于RANSAC和卡爾曼濾波的窄焊縫識別*

徐子恒，夏仁波，趙吉賓，張天宇，陳月玲

(1.中國科學院沈陽自動化研究所機器人學國家重點實驗室，沈陽 110016;2.中國科學院機器人與智能制造創新研究院，沈陽 110016;3.中國科學院大學，北京 100049)

0 引言

焊接作為重復性高、環境惡劣、精度要求高的勞動密集性作業，非常有必要提高其自動化程度。焊縫識別是實現焊接自動化的關鍵技術環節。焊縫識別傳感器分為電磁傳感器、機械運動編碼器以及光電傳感器等多種形式[1-3]。其中線激光由于具有能量集中、受環境影響小的優點，常與相機結合構成線激光傳感器，基于三角測量原理，用于恢復焊縫的三維信息。三角測量法缺點是系統位置需要滿足Scheimpflug條件，標定誤差直接影響焊接精度，而且利用三維信息調整焊槍位姿較為復雜[4-5]，影響實時性；此外三角測量原理要求相機和光源之間的基線不能太短，導致傳感器的外形尺度無法做到很小，容易引起與周圍工裝的干涉。而傳統基于圖像處理的識別算法，只利用自然光進行焊縫圖像采集，不利于特征點的穩定識別[6-7]。

結構光的圖像處理方法采用線激光和同軸環形LED作為光源，通過處理相機拍攝的圖像找到焊縫位置，因其較強的魯棒性被廣泛采用。其中，馬國棟等[8]利用KCF算法進行焊縫跟蹤，雖然具有較快的跟蹤速度但精度不高；胡韻松等[9]通過角點檢測提取的焊縫具有亞像素級精度但處理速度僅為5 fps左右；劉少林等[10]只考慮的圖像預處理的實時性，卻沒有仔細闡述坡口關鍵區域提取后的處理方法。……