1、管道運輸是運量大、安全、經(jīng)濟的油氣產(chǎn)品輸送方式，其建設投資為鐵路的一半，運輸成本更只有三分之一。因此，我國政府已將“加強輸油氣管道建設，形成管道運輸網(wǎng)”的發(fā)展戰(zhàn)略列入了“十五”發(fā)展規(guī)劃。根據(jù)有關方面的規(guī)劃，未來10年內(nèi)，我國將建成14條油氣輸送管道，形成“兩縱、兩橫、四樞紐、五氣庫”，總長超過萬公里的油氣管輸格局。隨著海洋石油和天然氣工業(yè)的發(fā)展，海洋管道工程日益向深海挺進，我國作為一個發(fā)展中的沿海大國，國民經(jīng)濟要持續(xù)發(fā)展，就必須把海洋的

2、開發(fā)和保護作為一項長期的戰(zhàn)略任務。伴隨著人類對海洋的開發(fā)，大量的海底管道施工工程對水下焊接技術提出了新的要求。 目前，我國管道焊接施工仍以手工電弧焊為主，半自動焊為輔。在施工過程中，由于人為因素造成的質(zhì)量不穩(wěn)定問題比較突出。而全位置自動焊技術在大直徑厚壁壓力管道焊接中全面應用尚有一定難度，其主要原因是大直徑厚壁壓力管道的安裝環(huán)縫組裝難以達到均勻一致的高精度，這就要求全位置自動焊設備能根據(jù)坡口尺寸和偏差自動調(diào)整焊槍位置，從而實現(xiàn)焊

3、縫的自動跟蹤。本文就目前全位置自動焊技術存在的問題，設計能夠自動調(diào)整焊槍位置的全位置自動焊系統(tǒng)，以實現(xiàn)管道焊縫的實時自動跟蹤。本文建立的視覺傳感實時跟蹤系統(tǒng)由圖像采集系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)、跟蹤控制系統(tǒng)及管道焊接機器人組成。 本文提出了焊縫圖像模板識別算法。該算法主要分為可識別紋理提取、建立模板及模板匹配三部分。其中可識別紋理提取部分包括對圖像進行二維B-樣條小波變換及對小波變換結果的二值化處理，給出了提取可識別紋理所需小波尺度的判

4、據(jù)。通過對坡口及焊縫圖像的分析，得出對于坡口圖像，只需橫向小波對其進行小波變換，對小波變換結果各點取絕對值后求平均，以所得平均值為閾值作二值化處理；對于焊縫圖像，用橫向及縱向小波對其進行小波變換，對兩方向小波變換結果對應各點求平方并加和，生成一個新的二維數(shù)組，以該二維數(shù)組平均值為閾值作二值化處理。建立模板部分包括確定焊縫跟蹤的初始條件，分析不同尺度下焊縫及坡口紋理的特點，基于提取可識別紋理的判據(jù)來選擇相應小波尺度對初始圖像進行小波變換，

5、并進行相應的二值化處理，然后根據(jù)設定的管道環(huán)縫識別的初始條件獲取坡口及焊縫部分模板。最后進行模板匹配計算，首先對被測圖像進行小波變換，采用的小波尺度與建立模板時采用的小波尺度相同，然后對小波變換結果進行相應的二值化處理，將模板在被測圖像的處理結果中平移，計算模板平移到各位置時的互相關系數(shù)，最后根據(jù)文中提出的模板匹配判據(jù)確定被測圖像中焊縫中心位置。為了加快模板匹配的速度，利用等效易位關系，對模板及被測圖像的小波變換結果進行抽取操作，大大減

6、少了模板匹配計算量。 鑒于DSP在系統(tǒng)集成及數(shù)字信號處理上的優(yōu)點，對基于DSP的圖像處理系統(tǒng)進行了研究。開發(fā)了適用于DSP的小波變換算法，解決了小波系數(shù)的生成、小波系數(shù)與二維矩陣卷積等關鍵技術。另外還開發(fā)了建立模板算法及模板匹配算法。 本文采用CCD傳感器本體與焊炬固連在一起的視覺跟蹤系統(tǒng)。文中對CCD傳感器前置型跟蹤機構的實時跟蹤原理及跟蹤控制系統(tǒng)結構進行了分析，編寫了基于PLC的實時跟蹤控制程序，設計了跟蹤控制系統(tǒng)中