一种用于焊缝跟踪的单斜线激光视觉传感方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114160926A(43)申请公布日2022.03.11(21)申请号202111570543.3(22)申请日2021.12.21(71)申请人上海电机学院地址200240上海市闵行区江川路690号(72)发明人钱炳锋高世杰(74)专利代理机构上海伯瑞杰知识产权代理有限公司31227代理人孟旭彤(51)Int.Cl.B23K9/127(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种用于焊缝跟踪的单斜线激光视觉传感方法及系统(57)摘要本发明提供了一种用于焊缝跟踪的单斜线激光视觉传感方法及系统，所述方法包括：对摄像机采集到的投影在工件上的单斜线激光条纹初始图像采用ROI，提取目标区域图像；对目标区域图像进行中值滤波，改善尖峰性干扰效果，保持边缘的陡峭，去除干扰；对中值滤波后的图像进行灰度化处理和二值化处理，提高图像处理效率；采用开操作处理所述二值化后的焊缝图像；以及根据处理后的焊缝图像计算得到焊缝信息以及判断焊缝空间位置。本发明的用于焊缝跟踪的单斜线激光视觉传感方法及系统用于自动焊接时焊缝空间位置识别和焊缝跟踪，可提升焊接质量。CN114160926ACN114160926A权利要求书1/1页1.一种用于焊缝跟踪的单斜线激光视觉传感方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：对摄像机采集到的投影在工件上的单斜线激光条纹初始图像采用ROI，提取目标区域图像；对目标区域图像进行中值滤波，改善尖峰性干扰效果，保持边缘的陡峭，去除干扰；对中值滤波后的图像进行灰度化处理和二值化处理，提高图像处理效率；采用开操作处理所述二值化后的焊缝图像；以及根据处理后的焊缝图像计算得到焊缝信息以及判断焊缝空间位置。2.根据权利要求1所述的用于焊缝跟踪的单斜线激光视觉传感方法，其特征在于，所述二维中值滤波的公式为：其中，A为窗口大小；{fij}为二维数据序列。3.根据权利要求1所述的用于焊缝跟踪的单斜线激光视觉传感方法，其特征在于，所述二值化处理的二值函数为：其中，T为指定的阈值，图片像素中比灰度T大就为白，比T小则为黑。4.根据权利要求1所述的用于焊缝跟踪的单斜线激光视觉传感方法，其特征在于，所述采用开操作处理所述二值化后的焊缝图像的步骤具体包括：所述开操作表示为一个拟合处理：其中∪{·}表示大括号中所有集合的并集。5.根据权利要求1所述的用于焊缝跟踪的单斜线激光视觉传感方法，其特征在于，所述根据处理后的焊缝图像计算得到焊缝信息以及判断焊缝空间位置的步骤具体包括：通过激光标线器产生单斜线激光条纹，通过单斜线激光条纹的分布信息计算出当前焊枪与焊缝的位置关系，引导焊枪自动跟踪焊缝。6.根据权利要求5所述的用于焊缝跟踪的单斜线激光视觉传感方法，其特征在于，所述根据处理后的焊缝图像计算得到焊缝信息以及判断焊缝空间位置的步骤具体包括：根据单斜线激光条纹焊缝图像，通过计算机计算出对接焊缝的宽度、深度和纠偏量。7.一种用于焊缝跟踪的单斜线激光视觉传感系统，其特征在于，所述系统包括CCD摄像机、复合滤光片、激光标线器以及工件，所述激光器标线器倾斜于水平方向放置，以产生斜激光折线条纹，发射的激光条纹投影在工件上，通过复合滤光片采集到CCD摄像机上，经过图像处理后获得焊缝信息和偏移量，并判断出焊缝的空间位置。8.根据权利要求7所述的用于焊缝跟踪的单斜线激光视觉传感系统，其特征在于，以焊接方向为参考，所述激光标线器以20°的角度倾斜放置在CCD摄像机的后侧，所述激光标线器与竖直方向的夹角为20°。2CN114160926A说明书1/5页一种用于焊缝跟踪的单斜线激光视觉传感方法及系统技术领域[0001]本发明涉及焊缝跟踪技技术领域，具体地，涉及一种用于焊缝跟踪的单斜线激光视觉传感方法及系统。背景技术[0002]目前国内的人防工程对接焊缝焊接多数还是采用手工焊接方法，存在工人工作条件恶劣，工作强度大的问题，同时焊缝成型、焊接效率以及焊接质量等都有待提高。焊接自动化技术以其优良的工作效率被广泛地应用到工业生产中，是焊接技术发展的必然趋势，是实现更安全、高效、智能生产的重要手段。[0003]目前在自动焊接上采用的传感器主要是电弧传感器、机械传感器及视觉传感器等。电弧传感器是从焊接电弧自身直接提取焊缝位置偏差信号，不需要在焊枪上附加任何装置，因此其实时性好，可达性及焊枪运动的灵活性都非常好，尤其符合焊接过程低成本自动化的要求。它是利用电弧自身电参数的动静态变化作为特征信号，通过一定的控制策略实现高低及水平两个方向的跟踪控制。然而，电弧传感器只适用于V型、单V型、U型和角焊缝，能够获得的信息量较少，具有局限性，不适用于薄板对接焊接。[0004]典型的机械接触式传感器是依导轮或者导杆在焊炬前