焊接技术作为现代制造业的重要工艺技术之一,越来越广泛地应用于航空航天、国防、化工、电子等领域中。从最早的手工焊接,到现在的焊接机器人的应用,焊接技术在效率和精度上都有着飞跃的提升。随着人们对焊接的需求越来越高,焊接机器人的智能化和自主化将是其发展的必将之路。双目立体视觉,作为一种常见且优点众多的视觉传感器,也逐渐被应用于焊接机器人的定位与导航上。基于以上背景,本文确定了基于双目立体视觉的焊缝定位方法研究这一课题。本课题的研究重点就是通过双目立体视觉系统对卫星中板上钛合金管路焊缝进行定位。根据研究背景及内容,分析了课题需求并明确了系统技术指标,本课题确定了双目立体视觉系统的整体方案设计,包括系统的硬件平台搭建以及软件算法构成。硬件平台主要包括双目相机、数字图像采集卡、实验台和计算机。软件算法主要由相机标定、立体校正、图像预处理、特征提取和匹配、双目测距及模板匹配等构成。在充分研究了相机成像模型的基础上,完成了双目相机的标定。并利用标定得到的相机内外参数对钛合金管图像对进行立体校正实验。针对钛合金管及焊缝的特点,对图像进行ROI(Region of Interest)区域选择和图像滤波等图像预处理。这些内容是双目立体视觉系统的基础,为后面做好准备工作。在认为钛合金管路平面与双目视觉系统平面平行这一前提下,本课题将焊缝定位分为两步:首先是管路平面与视觉系统平面间距离的识别,即深度信息识别;然后是焊缝平面坐标信息的识别。将深度信息与平面坐标信息结合即可得到焊缝的位置信息,完成焊缝定位。本课题对双目立体视觉的立体匹配方法进行研究。首先比较SIFT(Scale Invariant Feature Transform,尺度不变特征转换)和SURF(Speeded Up Robust Features,加速稳健特征)特征匹配方法,选择效果更好的SIFT算法对左右图像对中的钛合金管进行特征提取和匹配,得到视差信息。然后根据双目测距原理识别钛合金管路平面与双目视觉系统平面的距离,即完成深度信息的识别。本课题通过对不同尺寸以及不同实际深度信息的钛合金管进行实验,实验结果表明测量误差小于2mm,满足项目技术指标的要求。最后本课题完成焊缝平面坐标信息的识别。首先基于投影法对钛合金管的位置进行提取。之后研究模板匹配的原理和方法。最后采用两步定位方法进行实验,先用创建好的模板库匹配出焊缝平面坐标信息的区域,并用Shi-Tomasi算法进行角点检测作为焊缝的平面坐标信息。实验结果表明水平及垂直方向坐标的误差均在3个像素以内,即测量误差小于1mm,满足实验要求。