大功率激光焊接图像边缘检测系统的实现

华亮^1,2，潘高超¹，刘飞朋¹，顾菊平^1,2

1. 南通大学电气工程学院2. 南通大学江苏省新能源装备及其智能测控重点实验室

摘 要：提出了一种基于FPGA和四元数的高强度低合金厚钢板激光焊接熔池图像边缘检测系统,以及该系统的实现方法。针对大功率激光焊接速度快和控制实时性要求高的特点,采用FPGA构建熔池图像高速处理平台。通过实验研究,分析了基于FPGA的四元数运算的精度。构建了基于FPGA和四元数的彩色图像边缘检测系统软硬件平台,采用单位四元数以及三维空间矢量旋转的对应关系构造滤波器,完成高强度低合金厚钢板的激光焊接熔池彩色图像边缘提取。由于向量代数的局限性,彩色图像的R、G、B分量之间存在相关性和连续性,如果单独利用其中一种分量来描述,则会损失掉图像的部分信息,该方法处理熔池图像的优势在于运算中保留了图像R、G、B分量之间的相关性和连续性。并且该系统具有便携性好、实时性强、成本低、可维护性强等优点,在大功率激光焊接质量检测以及其他工业、医学图像检测领域都具有较强的通用性和推广价值。

关键词：FPGA;四元数;边缘检测;大功率激光焊接;