[發明專利]一種基于機器視覺的焊縫圖像處理方法

在審

• 申請號: 202011402543.8
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112529858A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 覃夷
• 申請（專利權）人: 南京理工大學北方研究院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/00;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/13
• 代理公司: 連云港聯創專利代理事務所(特殊普通合伙) 32330
• 代理人: 谷金穎

本發明屬于焊接領域，尤其涉及一種基于機器視覺的焊縫圖像處理方法，通過圖像灰度化、中值濾波處理、圖像二值化、圖像邊緣檢測及直線擬合，得到工件焊縫的輪廓邊緣信息，并將邊緣圖轉化為矢量圖，降低了在焊接過程中的飛濺物、粉塵、弧光、反光的不利影響，有較強的抗干擾能力，能準確得到焊縫的信息，實現焊縫的跟蹤控制。

技術領域

本發明屬于焊接領域，具體為基于機器視覺的焊縫圖像處理方法。

背景技術

焊接在工業生產中具有重要作用，被稱為“工業裁縫”。焊接機器人被廣泛應用于汽車制造業、石油化工機械生產、建筑工程、船舶、動力工程等多個行業。但是，目前大多數使用的焊接機器人都是示教再現型機器人，而在焊接過程中由于焊槍運動導致焊縫出現偏差，造成焊接質量不高，同時小批量生產時由于示教時間過長導致焊接效率低下，因此，將機器視覺應用到焊接機器人中具有重要的價值。

將機器視覺用到自動焊接系統時，焊接過程存在多種干擾因素，如何從焊接圖像中去除干擾后提取出準確的焊縫特征點坐標信息對后續的焊縫跟蹤自動焊接質量至關重要，也是基于機器視覺的自動焊接系統需要優化的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于機器視覺的焊縫圖像處理方法，以解決上述背景技術中存在的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于機器視覺的焊縫圖像處理方法，包括以下步驟：

(1)高速CCD攝像機對工件焊縫采集原始圖像；

(2)對CCD攝像機采集的圖片灰度化處理；

(3)對灰度化的圖片采用中值濾波去燥，設R為圖像中像素點[x₀，y₀]的領域的集合，(x，y)表示集合R中的元素，|R|表示集合R中包含元素的個數且|R|為奇數，Sort表示排序，用中值濾波法對像素點[x₀，y₀]進行濾波處理，濾波后的灰度圖用g(x₀，y₀)表示：

(4)中值濾波去燥后對圖像二值化處理，在圖像灰度像素值的范圍內選定一個合適的閾值T，通過設置閾值將圖像二值化；

(5)采用canny算子，選擇(2k+1)×(2k+1)高斯核函數，通過高斯模板對圖像做卷積，得到焊縫輪廓邊緣點集g_edge(x，y)，進行圖像邊緣檢測：

g_-edge(x，y)＝h_ij*f(x，y)

(6)將二值的圖像區域處理為單像素的中心線，獲取焊縫的位置和方向信息；

(7)將提取中心線后的圖像顯示在坐標系中，選取多個特殊點進行直線擬合，使擬合的直線與焊縫所求中心線幾乎重合。

進一步的，所述CCD攝像機對工件焊縫采集原始圖像時，攝像機和線激光光源的夾角選擇20°-25°。

進一步的，所述步驟(4)中閾值T的求解過程為：

選取一個初始閾值T₀，Z_max、Z_min表示圖像中像素的最大值和最小值，

用閾值T_k將圖像分割成兩組區域R₁和R₂，設T_k為經過k次迭代后的閾值，

R₁＝{f(i，j)|f(i，j)≥T_k}