[發(fā)明專利]基于形態(tài)特征濾波的激光焊縫跟蹤圖像處理方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010187457.3
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111402239B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設計）人: 張光先;劉亞輝;張一鵬;張方義;李昊;張杰
• 申請（專利權(quán)）人: 山東奧太電氣有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/66;G06T7/187;G06T7/136;B23K26/044
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發(fā)明公開了一種基于形態(tài)特征濾波的激光焊縫跟蹤圖像處理方法及系統(tǒng)，根據(jù)焊接時產(chǎn)生的弧光飛濺等噪聲和焊縫圖像中激光條紋的形態(tài)特征，設計了基于形態(tài)特征濾波的結(jié)構(gòu)光焊縫跟蹤圖像處理算法。該算法在提取激光條紋中心線的同時，通過判定激光條紋中心線和激光條紋的形態(tài)特征，去除飛濺噪聲干擾。結(jié)果表明，該方法抗干擾能力較強，耗時較少，能快速、準確的提取激光條紋中心線，從而能更精確的進行焊縫特征點的選取。

技術領域

本發(fā)明涉及激光焊縫圖像處理技術領域，尤其涉及一種基于形態(tài)特征濾波的激光焊縫跟蹤圖像處理方法及系統(tǒng)。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關的背景技術信息，不必然構(gòu)成在先技術。

焊縫跟蹤技術作為實現(xiàn)焊接自動化的關鍵技術，近年來正急速發(fā)展?；谝曈X傳感器的激光焊縫跟蹤系統(tǒng)，結(jié)合了激光測量和視覺傳感器獲取焊縫信息豐富的優(yōu)點，是近年來研究的熱點?，F(xiàn)有技術利用相鄰焊縫圖像相鄰幀的相關性，提出相鄰多幀圖像“與”操作去除圖像中的噪聲。但該方法不能有效去除位置相同的噪聲，且當前幀獲取的焊縫特征點具有滯后性?，F(xiàn)有技術采用小波分解技術結(jié)合中值濾波去除圖像噪聲，濾波效果較好但實時性較差。現(xiàn)有技術基于形態(tài)學腐蝕、細化和最小中值二乘法，提出一種魯棒性光條中心線提取方法，但該方法不能滿足焊縫跟蹤的實時性要求。

基于濾光片的波長帶通特性，視覺傳感器獲取的焊縫圖像矩陣是稀疏矩陣，因此為了突出圖像中的有用信息對全圖像去除噪聲處理，會產(chǎn)生大量的冗余運算。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種基于形態(tài)特征濾波的激光焊縫跟蹤圖像處理方法及系統(tǒng)，在提取激光條紋中心線的過程中通過判定選取的激光橫截面中心點是否滿足激光條紋和激光條紋中心線具有的形態(tài)特征，去除噪聲干擾，提高了中心線提取的精度的同時減少了大量冗余運算，從而快速準確的獲取焊縫點坐標，以指導自動焊接設備的焊接位置。

在一些實施方式中，采用如下技術方案：

一種基于形態(tài)特征濾波的激光焊縫跟蹤圖像處理方法，包括：

獲取激光條紋投射到焊接工件上形成的焊縫圖像矩陣；

確定焊縫圖像矩陣中每一列的激光橫截面中心點；

所述每一列的激光橫截面中心點均滿足：符合激光中心線形態(tài)特征或者激光條紋形態(tài)特征；

根據(jù)每一列的激光橫截面中心點得到激光條紋中心線，基于所述中心線選取焊縫特征點，得到焊縫在世界坐標系下的實際位置，從而使得自動焊接設備實時確定焊接位置。

在另一些實施方式中，采用如下技術方案：

一種自動焊接設備，包括：

用于獲取激光條紋投射到焊接工件上形成的焊縫圖像矩陣的裝置；

用于確定焊縫圖像矩陣中每一列的激光橫截面中心點的裝置；

用于所述每一列的激光橫截面中心點均滿足：符合激光中心線形態(tài)特征或者激光條紋形態(tài)特征的裝置；

用于根據(jù)每一列的激光橫截面中心點得到激光條紋中心線，基于所述中心線選取焊縫特征點，得到焊縫在世界坐標系下的實際位置，從而使得自動焊接設備實時確定焊接位置的裝置。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

本文通過拍攝大量的焊接視頻，總結(jié)了焊接過程中產(chǎn)生的弧光飛濺和激光條紋的形態(tài)特征，設計了一種基于形態(tài)特征濾波的結(jié)構(gòu)光焊縫跟蹤圖像處理算法，在提取激光條紋中心線的過程中通過判定選取的激光橫截面中心點是否滿足激光條紋和激光條紋中心線具有的形態(tài)特征，去除噪聲干擾，提高了中心線提取精度的同時減少了大量冗余運算，魯棒性強，濾波效果好，能夠快速準確的獲取焊縫點坐標，從而使得自動焊接設備能夠根據(jù)焊縫點坐標獲取焊接的位置。