[发明专利]一种对接焊缝几何特征的自适应提取方法

权利要求书

1.一种对接焊缝几何特征的自适应提取方法，包含视觉传感器，且视觉传感器整体通过夹具固定在焊枪上，并随焊枪移动；其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1、利用视觉传感器采集焊接时对接焊缝的实时图像；

步骤2、对所采集对接焊缝的实时图像进行预处理，提取焊接时的ROI区域；

步骤3、对所提取焊接时的ROI区域进行图像处理，去除干扰并使图像平滑化；

步骤4、对经步骤3处理的图像提取激光中心线并计算焊缝中心点位置。

2.根据权利要求1所述对接焊缝几何特征的自适应提取方法，其特征在于：步骤1的实现包括：视觉传感器集成线结构光发生器、CMOS工业相机、光学镜头、窄带滤光片、减光片和弧光挡板，其壳体采用3D打印的耐高温树脂外壳；其中，CMOS工业相机安装在壳体一侧，减光片和窄带滤光片置于光学镜头下方；线结构光发生器与CMOS工业相机成20至45度夹角，使激光条纹在焊缝处产生变形信息，且激光条纹变形视场处于工业相机的正下方，用于采集焊接的实时图像。

3.根据权利要求1所述对接焊缝几何特征的自适应提取方法，其特征在于：步骤2所述ROI区域提取方法为：

步骤2.1、对所采集对接焊缝的实时图像进行列扫描，对每一列求相邻两像素之间的像素差，即像素在y方向上的梯度：

保留梯度绝对值最大处的像素值f(x，y)，第i列上的该像素值记为f_i(x，y)；

步骤2.2、计算所有列该像素值的平均值作为边界阈值H：

步骤2.3、再对所采集对接焊缝的实时图像进行列扫描，找到在y方向上像素值大于H的具体坐标a和b，得到某一列激光条纹中心线所在的高度位置：

其中y_i表示扫描的列中i点的纵坐标；b表示扫描到该列上第一个像素值大于阈值H点的纵坐标；a表示扫描到该列上这最后一个像素值大于阈值H点的纵坐标；(a-b+1)表示激光条纹在该列中的宽度；

扫描后得到每一列的y值，对其求平均值得到ROI区域中心点的纵坐标值y_ROI；

步骤2.4、再对中心线进行行扫描，记录每一行中像素值小于阈值H的点横坐标x_j,其行扫描公式为：

其中x_j表示扫描的行中j点的横坐标；d表示扫描到该行上第一个像素值小于阈值H点的横坐标；c表示扫描到该行上这最后一个像素值小于阈值H点的横坐标；c-d+1表示激光条纹缺陷处在该行中的宽度；

扫描后可得到每一行的x值，对其求平均值得到ROI区域中心点的横坐标位置x_ROI；

步骤2.5、由步骤2.3、步骤2.4得到ROI区域中心点坐标(x_ROI，y_ROI)，提取以该中心点坐标位置为中心的300像素×400像素矩形区域作为ROI区域。

4.根据权利要求1所述对接焊缝几何特征的自适应提取方法，其特征在于：步骤3的实现包括以下步骤：

步骤3.1、对提取到的ROI区域进行中值滤波处理，去除椒盐噪声并对激光条纹平滑化；将中值滤波处理后的图像再进行形态学处理；

步骤3.2、计算每一行中大于阈值H的像素点占一行中像素点总数的比例记为η；当η大于80％，为激光条纹所在行，保留该行的像素点；当η小于80％，为干扰项所在行，将该行像素点去除并重置为0。

5.根据权利要求1所述对接焊缝几何特征的自适应提取方法，其特征在于：步骤4的实现包括以下步骤：

步骤4.1、对经步骤3.2处理后的图像进行二值化并反色处理；对已有的激光条纹，提取其几何中心处的激光条纹，作为焊缝特征条纹；

步骤4.2、对焊缝特征条纹从左至右进行扫描，提取图像中心处不连续位置的左右断点；

步骤4.2.1、由左断点判定条件：

得到左断点坐标(x₁，y₁)；

步骤4.2.2、由右断点判定条件：

得右断点坐标(x₂，y₂)；

步骤4.3、利用左断点坐标(x₁，y₁)、右断点坐标(x₂，y₂)计算出焊缝中心点坐标