[發明專利]基于邊緣的圖像匹配窄間隙焊縫初始點定位裝置和方法

有效

• 申請號: 202110406706.8
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113240629B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 蒙禹舟;魏昕;葉冬旭
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06T5/00;G06T7/13;G06T7/00;G06V10/75;G06F16/583;G03B17/12
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明公開一種基于邊緣的圖像匹配窄間隙焊縫初始點定位裝置和方法，裝置包括相機固定架、固定架連接件、攝像機、鏡頭、濾光片、背景光源，其中：所述相機固定架內部固定所述攝像機，通過固定架連接件使所述攝像機的光軸式中垂直于焊件平面，所述攝像機通過鏡頭獲取焊件圖像信息，所述濾光片的中心波長與所述背景光源的波長相同，所述濾光片設置于所述鏡頭與背景光源中間，所述背景光源發出的光源投射到焊件表面。本發明還提出了基于邊緣的圖像匹配的方法結合多模板庫，可以實現多角度，多尺度，高精度的匹配結果。

技術領域

本發明涉及焊接自動化領域，更具體地，涉及一種基于邊緣的圖像匹配窄間隙焊縫初始點定位裝置和方法。

背景技術

如今，焊接自動化發展日漸成熟。其中在焊縫跟蹤技術領域已有國內外學者做出大量的研究成果，但對焊縫初始點導引技術的研究較為薄弱。通過焊接導引確定初始焊接位置是整個自動化焊接的第一步。若始焊位置給定的焊炬幾何中心與坡口中心重合偏差，會產生系統誤差，一旦焊前該偏差存在，焊接過程中將不能自動消除。

近些年來也有一些學者對焊縫初始點導引技術進行研究，但是總結起來可以分為兩類：基于三維重建的焊縫初始點導引和基于兩步法先粗后細的角點檢測方式。三維重建雖然較為精準，但因為三維重建需要較為明顯的坡口，且在三維重建的過程中會消耗大量算力，故在不適用于窄間隙的焊縫初始點定位。兩步法即先粗略求出焊接初始點范圍建立感興趣區域；再進行角點檢測來獲取準確焊接初始點引導。通常兩步法關于第一步粗定位有兩種方式：求出焊縫與邊緣交點，再進行感興趣區域建立；利用模板匹配的方式建立感興趣區域。擬合邊緣曲線求取焊縫和邊緣的交點時，若擬合誤差較大或感興趣區域大小選擇不當，會使得真實的焊縫初始點不在區域內，導致定位失敗。而直接采用圖像匹配的方式可直接獲取包含真實焊縫初始點的感興趣的區域，但是匹配結果易受到光照、尺度、旋轉的影響。這些因素易導致匹配發生錯誤，最終影響焊接初始點的定位結果。

公開日為2018年12月18日，公開號為CN109035204A的中國專利公開了焊縫目標實時檢測方法，包括以下步驟：建立訓練樣本集，被構造為采集不同形態的焊縫圖像作為源樣本，對源樣本進行預處理組成訓練樣本；離線訓練檢測器，被構造為利用所述訓練樣本在不同的初始條件下對神經網絡進行訓練，將多次訓練得到的最優神經網絡模型作為焊縫檢測器；在線檢測，被構造為獲取檢測圖像，利用所述焊縫檢測器進行焊縫檢測并輸出檢測結果。但該專利只能識別不同形態的焊縫識別點，并未能對焊縫識別點進行精確定位。

發明內容

本發明首要目的是提供一種基于邊緣的圖像匹配窄間隙焊縫初始點定位裝置，解決現有圖像匹配的方式易受到光照、尺度、旋轉的影響的問題。

本發明次要目的是提供一種基于邊緣的圖像匹配窄間隙焊縫初始點定位方法。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種基于邊緣的圖像匹配窄間隙焊縫初始點定位裝置，包括相機固定架、固定架連接件、攝像機、鏡頭、濾光片、背景光源，其中：

所述相機固定架內部固定所述攝像機，所述相機固定架內部設置所述固定架連接件，所述相機固定架通過固定架連接件使所述攝像機的光軸始終垂直于焊件平面，所述攝像機通過鏡頭獲取焊件圖像信息，所述濾光片的中心波長與所述背景光源的波長相同，所述濾光片設置于所述鏡頭與背景光源中間，所述背景光源發出的光源投射到焊件表面。

優選地，所述背景光源為環型光源，所述背景光源的波長為635nm。

優選地，所述濾光片為窄帶濾光片，所述濾光片的中心波長為635nm，帶寬為±10nm。

一種基于邊緣的圖像匹配窄間隙焊縫初始點定位方法，所述定位方法基于上述所述的基于邊緣的圖像匹配窄間隙焊縫初始點定位裝置，包括以下步驟：

S1：將攝像機移動到焊縫初始點位置范圍，并采集焊件表面的灰度圖像；