[發明專利]基于機器視覺的金屬殼體自動化焊接缺陷檢測方法

有效

• 申請號: 202310091774.9
• 申請日: 2023-02-10
• 公開（公告）號: CN115797358B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 張留;強帆;程一飛;董鵬遠;張帥帥;柴春苗
• 申請（專利權）人: 濟寧安泰礦山設備制造有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G01N21/88;G06T7/13;G06T7/62;G06T7/64
• 代理公司: 濟寧仁禮信知識產權代理事務所(普通合伙) 37383
• 代理人: 李瓊

1.基于機器視覺的金屬殼體自動化焊接缺陷檢測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

獲得焊縫圖像，對焊縫圖像灰度化獲得焊縫灰度圖像，從焊縫灰度圖像中提取出焊縫區域和待測區域；

獲取待測區域的所有邊緣像素點，在待測區域的所有邊緣像素點中提取出特定的邊緣像素點作為鄰接像素點，根據鄰接像素點的數量、待測區域所有邊緣像素點的數量構建待測區域的相鄰距離顯著值；

在待測區域中得到其子待測區，獲得子待測區的所有角點，相鄰兩個角點之間存在一條曲線，根據每條曲線的所有像素點對應的切線的法線獲得一個凸包，將每條曲線進行圓擬合得到每條曲線對應的圓半徑，該圓半徑記為第一半徑；

相鄰兩個角點相連得到一條直線，分別過這兩個角點作垂直于直線的兩條直線，兩條直線間距離兩角點間曲線最近的焊縫區域的邊緣作為該曲線的相似曲線，每兩個角點得到一條相似曲線，將每條相似曲線進行圓擬合得到每條相似曲線的圓半徑，圓半徑記為第二半徑；

根據第一半徑、第二半徑、角點的數量、每個曲線對應的凸包的面積獲得子待測區的起伏曲度一致性；

根據子待測區的起伏曲度一致性、待測區域的相鄰距離顯著值、待測區像素點均值以及焊縫區域像素點均值獲得咬邊顯著性；

根據咬邊顯著性判斷圖像是否出現咬邊瑕疵，以實現金屬殼體自動化焊接缺陷檢測；

所述在待測區域中得到其子待測區的方法為：

對于每一個待測區域，利用空間Moment算法進行連通域計算得到每個待測區域的方向，在該方向上，選取待測區域垂直與該方向的兩個最遠像素的點，兩個最遠像素點的中點組合成一條骨架，該骨架將待測區域分為兩部分，其中距離焊縫區域最近的部分為子待測區；

所述從焊縫灰度圖像中提取出焊縫區域和待測區域的方法為：

對焊縫灰度圖像中使用最大類間方差法，將灰度值大于閾值的像素點組成的區域作為焊縫區域，之后使用Canny檢測對焊縫灰度圖像得到邊緣圖像，閉合邊緣將圖像分為多個區域，在這些區域中將焊縫區域排除之后，剩余的區域作為待測區域。

2.根據權利要求1所述的基于機器視覺的金屬殼體自動化焊接缺陷檢測方法，其特征在于，所述鄰接像素點的獲取方法為：獲得待測區域的所有邊緣點，將八鄰域內存在焊縫區域像素點的邊緣點作為鄰接像素點。

3.根據權利要求1所述的基于機器視覺的金屬殼體自動化焊接缺陷檢測方法，其特征在于，所述根據鄰接像素點的數量、待測區域所有邊緣像素點的數量構建待測區域的相鄰距離顯著值的方法為：

將鄰接像素點數量與待測區域所有邊緣像素點數量的比值作為第一比值，令邊緣像素點數量與鄰接像素點數量的差值作為第一差值，獲取邊緣點中非鄰接像素點的每個像素點與焊縫區域內所有像素點的歐氏距離，取每個像素點的最小歐氏距離作為第一最小距離，將所有邊緣點中非鄰接像素點的第一最小距離的和與第一差值的比值作為第二比值，令第一比值的指數函數和第二比值的商作為相鄰距離顯著值。

4.根據權利要求1所述的基于機器視覺的金屬殼體自動化焊接缺陷檢測方法，其特征在于，所述根據每條曲線的所有像素點對應的切線的法線獲得一個凸包的方法為：

在子待測區中每兩個角點對應一條曲線，在該曲線中，獲得曲線中每個像素點與曲線的切線以及該像素點在切線上的法線，將相鄰像素點的法線的交點記為第一交點，每條曲線存在多個第一交點，將所有第一交點相連得到一個凸包。

5.根據權利要求1所述的基于機器視覺的金屬殼體自動化焊接缺陷檢測方法，其特征在于，所述根據第一半徑、第二半徑、角點的數量，每個曲線對應的凸包的面積獲得子待測區的起伏曲度一致性的方法為：

式中，表示子待測區所有角點的數量，表示第i條曲線對應的凸包的面積，表示第i條曲線所對應第二半徑，表示第i條曲線對應的第一半徑，表示子待測區的起伏曲度一致性。

6.根據權利要求1所述的基于機器視覺的金屬殼體自動化焊接缺陷檢測方法，其特征在于，所述根據子待測區的起伏曲度一致性、待測區域的相鄰距離顯著值、待測區像素點均值以及焊縫區域像素點均值獲得咬邊顯著性的方法為：

式中，表示待測區內各像素點的灰度值的均值，表示焊縫區域內各像素點的灰度值的均值，表示子待測區的起伏曲度一致性，表示每個待測區域的相鄰距離顯著值，表示待測區的咬邊顯著性。