[發(fā)明專利]一種自動焊接焊縫輪廓提取的通用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911194751.0
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN110814465B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余卓驊;胡艷梅;何銀水;龔平華;蔣吳曦;張國濤;吳謠;黃怡彬;金書強;涂亮
• 申請（專利權(quán)）人: 華東交通大學(xué)理工學(xué)院
• 主分類號: B23K9/00
• 分類號: B23K9/00;B23K9/28;B23K9/32
• 代理公司: 西安合創(chuàng)非凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61248
• 代理人: 于波

本發(fā)明公開了一種自動焊接焊縫輪廓提取的通用方法，涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：采集焊接前不起弧的焊縫圖像作為參考圖像，利用參考圖像自動確定Gabor濾波的濾波角度和感興趣區(qū)域；采集焊接圖像，對焊接圖像進行自適應(yīng)Gabor濾波獲得多方向特征圖，同時獲取參考圖像和方向特征圖的感興趣區(qū)域部分；利用尺度不變特征變換算法處理上述兩個感興趣區(qū)域部分，獲得兩個圖像相似點的匹配位置；對多方向特征圖感興趣區(qū)域部分進行自適應(yīng)局部閾值分割處理，獲得二值圖像，根據(jù)已獲取的匹配位置的坐標和聚類結(jié)果提取焊縫輪廓。本發(fā)明對典型的對接和角接接頭都有效，且能推廣至其他接頭輪廓焊縫的提取，利于焊接信息采集與處理系統(tǒng)的集成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光視覺傳感下厚板典型對接和角接頭GMAW自動焊接焊縫輪廓提取的通用方法。

背景技術(shù)

目前，機器人厚板GMAW自動化焊接中，激光視覺傳感系統(tǒng)多被用來檢測焊縫輪廓特征信息以引導(dǎo)焊槍完成焊縫跟蹤，所以焊縫輪廓的在線有效提取是實現(xiàn)自動化焊接的前提。當(dāng)前針對不同接頭的厚板GMAW自動化焊接，眾多研究提出了不同的焊縫輪廓提取方法。這些方法均是針對特定應(yīng)用背景下的焊縫輪廓形貌而提出的，應(yīng)用面不廣。眾所周知，開發(fā)一套有效算法實現(xiàn)對某種焊縫輪廓的在線提取需要相當(dāng)?shù)馁M用，且不利于推廣。因此，通用的焊縫輪廓提取方法不但能節(jié)約焊接生產(chǎn)成本，而且利于自動化焊接技術(shù)的推廣，具有現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述問題，提供了一種自動焊接焊縫輪廓提取的通用方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種自動焊接焊縫輪廓提取的通用方法，包括以下步驟：

采集焊接前不起弧的焊縫圖像作為參考圖像，利用參考圖像自動確定Gabor濾波的濾波角度和感興趣區(qū)域；采集焊接圖像，對焊接圖像進行自適應(yīng)Gabor濾波獲得多方向特征圖，同時獲取參考圖像和方向特征圖的感興趣區(qū)域部分；利用尺度不變特征變換算法處理兩個感興趣區(qū)域部分，獲得兩個圖像相似點的匹配位置；對多方向特征圖感興趣區(qū)域部分進行自適應(yīng)局部閾值分割處理，獲得二值圖像，對二值圖像中的灰度值為255的數(shù)據(jù)點進行最近鄰聚類，根據(jù)已獲取的匹配位置的坐標和聚類結(jié)果提取焊縫輪廓。

進一步地，所述利用參考圖像自動確定Gabor濾波的濾波角度和感興趣區(qū)域包括如下步驟：

S11，焊槍處于起始焊接位置，激光視覺傳感器處于工作狀態(tài)，不起弧采集一幅沒有弧光但有激光條紋的焊縫圖像作為本次焊縫輪廓提取的參考圖像；

S12，對所述參考圖像進行自適應(yīng)局部閾值分割處理，獲取二值的帶狀焊縫輪廓；

S13，以所述帶狀焊縫輪廓的中心線為參考，上下各確定80像素的邊界，作為感興趣區(qū)域的上下邊界；感興趣區(qū)域的左右邊界即為參考中心線的左右邊界；

S14，求取所述中心線所在的數(shù)據(jù)的斜率：

（1）

其中表示數(shù)據(jù)的腳標，表示腳標周圍相鄰的數(shù)據(jù)點，表示所述激光條紋數(shù)據(jù)點所在行的坐標，表示所述激光條紋數(shù)據(jù)點所在列的坐標；

S15，分別采用公式（2）和（3）獲取單調(diào)遞增、遞減斜率的區(qū)間：

（2）

（3）

其中t表示斜率的角標；

S16，采用如下方法獲取斜率單調(diào)區(qū)間的長度：所述各斜率單調(diào)區(qū)間的最后一個斜率的腳標減去第一斜率的腳標；

S17，計算所有斜率單調(diào)區(qū)間的平均長度，獲取斜率單調(diào)區(qū)間長度大于平均長度的部分；

S18，對所述斜率單調(diào)區(qū)間的長度大于平均長度的數(shù)值進行大津閾值分割法進行分割，獲得一個閾值，凡長度數(shù)值大于所述閾值的區(qū)間表示該處有焊縫輪廓的特征點，將該區(qū)間的中點對應(yīng)于圖像中的位置作為特征點的位置；