[發明專利]一種基于機器視覺的風電塔筒焊縫缺陷檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202010568753.8
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111551565A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 肖蘇華;羅文斌;賴南英;曹應斌;吳建毅;林銳豪;何林聰;劉寧
• 申請（專利權）人: 湖南恒岳重鋼鋼結構工程有限公司
• 主分類號: G01N21/952
• 分類號: G01N21/952;G06T7/00;G06T7/62;G06T5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于機器視覺的風電塔筒焊縫缺陷檢測裝置，其特征在于，包括圖像采集系統、運動控制系統和缺陷檢測系統，圖像采集系統包括相機支架、激光相機、通訊接口和計算機，相機支架用于固定激光相機并可以對激光相機的高度進行調整，激光相機用于采集塔筒焊縫處的圖像數據，所采取的圖像數據包括高度圖和點云數據；通訊接口用于將激光相機與計算機連接；運控控制系統用于支撐風電塔筒并在圖像采集系統采集風電塔筒焊縫處的圖像數據時轉動塔筒，缺陷檢測系統為安裝于計算機內的缺陷檢測軟件；缺陷檢測系統對高度圖進行二維分析，以檢測塔筒焊縫氣孔缺陷，缺陷檢測系統對點云數據進行三維分析，以檢測塔筒焊縫的咬邊缺陷和弧坑缺陷。

2.一種基于機器視覺的風電塔筒焊縫缺陷檢測方法，采用上述缺陷檢測裝置，其特征在于，具體檢測方法如下：

步驟A.運動控制系統轉動塔筒；

步驟B.圖像采集系統在塔筒轉動過程中采集塔筒焊縫處的圖像數據，獲取塔筒焊縫處的高度圖及一整段連續的點云數據；

步驟C.圖像采集系統對圖像數據進行預處理并輸出；

步驟D.缺陷檢測系統根據圖像采集系統采集的圖像數據進行缺陷檢測；

其中，步驟D包括

獲取圖像數據；

三維圖像檢測：檢測焊縫是否存在咬邊缺陷和弧坑缺陷；

二維圖像檢測:檢測焊縫是否存在氣孔缺陷；

顯示檢測結果。

3.根據權利要求2所述的基于機器視覺的風電塔筒焊縫缺陷檢測方法，其特征在于，所述步驟C中圖像采集系統對圖像數據進行預處理后，輸出到計算機，計算機對圖像數據進行存儲，所述步驟D中獲取圖像數據的步驟為缺陷檢測系統從計算機加載圖像數據。

4.根據權利要求3所述的基于機器視覺的風電塔筒焊縫缺陷檢測方法，其特征在于，所述步驟C中圖像采集系統對圖像數據進行預處理包括濾波處理和ROI提取。

5.根據權利要求4所述的基于機器視覺的風電塔筒焊縫缺陷檢測方法，其特征在于，所述三維圖像檢測包括以下步驟：

設定點云數據的高度閾值H的范圍；

根據點云數據進行三維重建；

計算上表面和下表面的高度差△H；

將H與△H進行對比；

判定結果：若△H＞H，則判定為咬邊缺陷；若△H＜H，則判定為弧坑缺陷；若△H在H的范圍內，則判定為合格；

其中，計算上表面和下表面的高度差△H的步驟包括：

篩選出上表面點云數據，并計算上表面的高度的均值`H1；

篩選出下表面點云數據，并計算下表面的高度的均值`H2；

計算上表面和下表面的高度差△H，△H=`H1-`H2。

6.根據權利要求3所述的基于機器視覺的風電塔筒焊縫缺陷檢測方法，其特征在于，所述二維圖像檢測包括以下步驟：

設定氣孔面積閾值S的范圍；

獲取高度圖：從計算機加載高度圖；

將高度進行灰度化處理；

選取特征區域；

計算特征區域的面積S1；

將S于S1進行對比；

判定結果：若S1在S的范圍內，則判定為氣孔缺陷，否則判定為合格。

7.根據權利要求2所述的基于機器視覺的風電塔筒焊縫缺陷檢測方法，其特征在于，所述步驟C中圖像采集系統對圖像數據進行預處理后，直接傳輸給缺陷檢測系統，所述步驟D中獲取圖像數據的步驟為缺陷檢測系統直接讀取圖像采集系統傳遞的圖像數據。

8.根據權利要求7所述的基于機器視覺的風電塔筒焊縫缺陷檢測方法，其特征在于，所述步驟C中圖像采集系統對圖像數據進行預處理包括以下步驟：

去噪處理：對點云數據進行濾波處理和ROI提取；

對點云數據進行切片化處理；篩選最高點云數據集合；

篩選最低點云數據集合；

篩選母材點云數據集合。