[发明专利]一种对接焊缝几何特征的自适应提取方法

说明书

本发明涉及焊接图像处理技术，具体涉及一种对接焊缝几何特征的自适应提取方法，利用视觉传感器采集焊接时对接焊缝的实时图像；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；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；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。该方法能够对采集到的实时焊接图像进行有效的处理，精确截取ROI区域，并快速准确的提取到光条中心线和焊缝中心点等位置信息，进而实现焊缝跟踪。具有处理速度快、准确率高及图像质量高等特点。

技术领域

本发明属于焊接图像处理技术领域，特别涉及一种对接焊缝几何特征的自适应提取方法。

背景技术

焊接是制造业中的重要的加工技术，在航空航天、能源装备、汽车制造和船舶制造中大量使用，但工作条件恶劣、工作量大且对质量要求较高。随着工业自动化和智能化的不断发展，焊接的自动化和智能化已成为当前焊接技术发展的必然趋势。

随着机器人编程系统的普及，焊接结构件时，程序根据零件三维数模离线编制，实际工件形状与理论数模存在一定的偏差，且机器人的绝对定位精度较低，误差可达0.5～2mm，导致焊接缺陷甚至是干涉碰撞；而且在焊接过程中，零件受热及拘束作用，形成显著的残余应力导致零件变形，使得实际的焊缝位置偏离理论轨迹位置，导致焊接质量差。

因此，焊接过程中焊接轨迹路径的实时监测调整对于结构件对接焊缝至关重要，而实现焊缝的快速和准确提取是保证焊缝跟踪质量的重要保证。如何进行有效的图像处理并快速准确的提取焊缝几何特征及焊缝中心点成为焊缝跟踪焊接的关键所在。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提供一种对接焊缝几何特征的自适应提取方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：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；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。

在上述对接焊缝几何特征的自适应提取方法中，步骤1的实现包括：视觉传感器集成了线结构光发生器、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。

在上述对接焊缝几何特征的自适应提取方法中，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：