[發(fā)明專利]一種輪轂焊縫視覺檢測方法及檢測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010870708.8
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN111929314A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王宸;張秀峰
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北汽車工業(yè)學(xué)院
• 主分類號: G01N21/89
• 分類號: G01N21/89;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;G06T7/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

1.一種輪轂焊縫視覺檢測方法，其特征在于，所述輪轂焊縫視覺檢測方法包括：

搭建基于YOLOV3的輪轂焊縫視覺檢測系統(tǒng)；

對搭建的輪轂焊縫視覺檢測系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證；

利用驗(yàn)證的輪轂焊縫視覺檢測系統(tǒng)對輪轂焊縫進(jìn)行視覺檢測。

2.如權(quán)利要求1所述輪轂焊縫視覺檢測方法，其特征在于，所述輪轂焊縫視覺檢測系統(tǒng)驗(yàn)證方法包括：

(1)利用攝像設(shè)備針對工廠中輪轂焊縫缺陷樣本進(jìn)行輪轂焊縫圖像采集，對采集的圖像進(jìn)行預(yù)處理，調(diào)整圖像大小并對圖像進(jìn)行分類；

(2)使用圖像標(biāo)注工具對各類圖像進(jìn)行分類標(biāo)注，并且制作輪轂焊縫缺陷的數(shù)據(jù)集；

(3)采用基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的YOLOv3-GIoU改進(jìn)算法進(jìn)行輪轂焊縫缺陷檢測訓(xùn)練，并進(jìn)行識別檢測驗(yàn)證，對驗(yàn)證結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過驗(yàn)證結(jié)果分析優(yōu)化調(diào)整參數(shù)，得到優(yōu)化的基于YOLOv3的輪轂焊縫檢測系統(tǒng)。

3.如權(quán)利要求2所述輪轂焊縫視覺檢測方法，其特征在于，步驟(2)中，所述圖像分類標(biāo)注包括：將焊縫缺陷劃分為斷弧、焊瘤、偏焊、起弧不良和氣孔，作為不同類別進(jìn)行分類標(biāo)注；

步驟(2)中，所述輪轂焊縫缺陷數(shù)據(jù)集按照7：2：1的比例劃分為訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測試集；

所述訓(xùn)練集用于模型訓(xùn)練；

所述驗(yàn)證集用于評價模型性能；

所述測試集用于模擬真實(shí)檢測試驗(yàn)。

4.如權(quán)利要求2所述輪轂焊縫視覺檢測方法，其特征在于，步驟(3)中，所述基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的YOLOv3-GIoU改進(jìn)算法包括：

1)利用損失函數(shù)進(jìn)行YOLOv3算法改進(jìn)；

所述YOLOv3改進(jìn)算法損失函數(shù)如下所示：

式中obj表示單元格內(nèi)含有目標(biāo)，noobj表示單元格內(nèi)沒有目標(biāo)；i表示第i個單元格，j表示該單元格預(yù)測的第j個框；前兩項(xiàng)中的tx,ty,tw,th分別表示預(yù)測框的中心點(diǎn)坐標(biāo)偏移值和預(yù)測框?qū)捄透呦鄬τ趫D像的比值，其中帶有上標(biāo)的是真實(shí)框的位置坐標(biāo)信息；I表示第i單元格第j框是否有目標(biāo)的示性函數(shù)；C為預(yù)測框置信度得分；p為條件類別概率值；前兩項(xiàng)為定位損失函數(shù)，3,4項(xiàng)為置信度損失函數(shù)，最后一項(xiàng)是分類損失函數(shù)；

所述類別置信度得分的計算是通過條件類別概率乘以預(yù)測框置信度得分得到，如下：

引入GIoU作為定位損失函數(shù)，GIoU計算公式如下所示：

LGIoU＝1-GIoU

式中A和B表示兩矩形框，C表示包含A和B的最小外接矩形；

2)優(yōu)化先驗(yàn)框：利用K-means聚類計算得出訓(xùn)練集的先驗(yàn)框大小，基于計算結(jié)果在參數(shù)文件中修改anchor box的值，進(jìn)行先驗(yàn)框優(yōu)化；

3)通過下式進(jìn)行參數(shù)計算：

W＝W_BN·W_conv

b＝W_BN·b_conv+b_BN

其中，W_conv和b_conv分別為卷積層的權(quán)重矩陣和偏置，W_BN和b_BN是BN層的權(quán)重矩陣和偏置。

5.如權(quán)利要求1所述輪轂焊縫視覺檢測方法，其特征在于，利用驗(yàn)證的輪轂焊縫視覺檢測系統(tǒng)對輪轂焊縫進(jìn)行視覺檢測方法包括：

輸送裝置將輪轂輸送至預(yù)訂位置；當(dāng)輪轂于預(yù)訂位置觸發(fā)光電傳感器時，利用面陣CCD相機(jī)對焊縫進(jìn)行圖像信息采集；

對采集的圖像信息進(jìn)行處理并基于處理后的圖像信息判斷輪轂焊縫是否合格；若合格，則將檢測后的輪轂利用輸送裝置傳輸至下一生產(chǎn)工序；若輪轂檢測不合格，則在輪轂經(jīng)過第二個光電傳感器時啟動頂出裝置，將不合格輪轂頂出到缺陷工件回收滾道上，回收缺陷工件。