搅拌摩擦焊接中焊缝间隙的测量方法.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CN105571502A(43)申请公布日2016.05.11(21)申请号201511019117.5(22)申请日2015.12.29(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号申请人上海航天设备制造总厂(72)发明人陈晓波吴莉张华德习俊通郭立杰(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人徐红银郭国中(51)Int.Cl.G01B11/14(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称搅拌摩擦焊接中焊缝间隙的测量方法(57)摘要本发明提供了一种搅拌摩擦焊接中焊缝间隙的测量方法，包括以下步骤：S1、获取搅拌摩擦焊焊缝间隙区域图像信息；S2、对影像进行图像预处理；S3、利用边缘检测算法提取激光条纹的边缘信息；S4、自适应感兴趣区域的选择；S5、利用改进的重心法提取激光条纹的中心线；S6、通过激光条纹的轮廓和中心线信息得到焊缝间隙信息。本发明为后续引导搅拌摩擦焊接过程奠定基础。CN105571502ACN105571502A权利要求书1/2页1.一种搅拌摩擦焊接中焊缝间隙的测量方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、获取焊缝间隙区域的图像；S2、对S1得到的图像进行图像预处理，得到预处理后的激光条纹图像；S3、对S2得到的预处理后激光条纹图像利用边缘检测算法提取激光条纹的边缘信息；S4、对S3得到的激光条纹边缘信息进行自适应感兴趣区域的选择；S5、对S4得到的最终感兴趣区域利用改进重心法提取激光条纹的中心线；S6、通过S3的激光条纹的边缘信息和S5的中心线信息得到焊缝间隙信息。2.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊接中焊缝间隙的测量方法，其特征在于，所述的S1中：采用线激光器投射出一个激光平面，与工件表面相交形成一条激光条纹，且激光条纹与焊缝间隙相交；CCD相机垂直安装于焊缝间隙的正上方，拍摄激光条纹图像。3.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊接中焊缝间隙的测量方法，其特征在于，所述的S2中：图像预处理包括初始感兴趣区域的设定和自适应图像阈值分割。4.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊接中焊缝间隙的测量方法，其特征在于，所述的S3中：对S2得到的预处理后的激光条纹图像，采用Canny边缘检测算法进行边缘检测处理，提取激光条纹的边缘信息。5.根据权利要求4所述的一种搅拌摩擦焊接中焊缝间隙的测量方法，其特征在于，所述采用Canny边缘检测算法进行边缘检测处理，具体处理过程包括二维高斯滤波处理、梯度计算、梯度的非极大抑制和连接边缘点：首先、对S2得到的预处理后的激光条纹图像，进行卷积运算，以消除白噪声；其次、对滤波后的图像中的每个像素点，通过一阶偏微分计算其梯度大小和方向；再者、采用非极大抑制原理进行边缘检测，得到激光条纹的边缘点；最后、连接边缘点。6.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊接中焊缝间隙的测量方法，其特征在于，所述的S4中：对S3得到的激光条纹边缘信息，查找该边缘的最小外接矩形，从而得到最终的感兴趣区域。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种搅拌摩擦焊接中焊缝间隙的测量方法，其特征在于，所述的S5中：采用改进重心法进行激光条纹中心的亚像素提取，包括粗略提取激光条纹中心、边界灰度阈值和精确的中心提取。8.根据权利要求7所述的一种搅拌摩擦焊接中焊缝间隙的测量方法，其特征在于，所述采用改进重心法进行激光条纹中心的亚像素提取，具体为：首先、根据每列三个像素点的灰度值之和进行排序，选择灰度值之和最大的像素点位置作为粗略的激光条纹中心；其次、计算每列像素点的灰度平均值，并将灰度值大于灰度平均值的像素点进行二次平均，作为边界灰度阈值，剔除小于边界灰度阈值的像素点；最后、以灰度值为权重，灰度值所在像素坐标为对应位置，实现激光条纹的精确提取。9.根据权利要求1-6任一项所述的一种搅拌摩擦焊接中焊缝间隙的测量方法，其特征在于，所述的S6中：对S3和S5得到的激光条纹边缘信息和中心线，进行二维和三维视觉信息的有机融合，并对CCD相机、激光平面和运动状态进行标定，激光条纹中心线与激光条纹边缘信息的交点即为焊缝间隙的边界，两焊缝间隙边界间的距离即为焊缝间隙的宽度，从而2CN105571502A权利要求书2/2页实现搅拌摩擦焊接过程中焊缝间隙的快速、精确、自动提取。10.根据权利要求1-6任一项所述的一种搅拌摩擦焊接中焊缝间隙的测量方法，其特征在于，所述方法用于搅拌摩擦焊焊缝信息的在线提取，其中图像处理在OpenCV图像处理软件中进行，数据处理分析在C++软件系统中进行，并将特征信息在MFC界面中显示。3CN105571502A说明书1/5页搅拌摩擦焊接中焊缝间隙的测量方法技术领域[0001]本发明涉及视觉检