一種基于無源視覺系統(tǒng)的焊縫邊緣檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種基于無源視覺系統(tǒng)的焊縫邊緣檢測方法，尤其設(shè)及一種基于由普 通的CCD相機和光學(xué)濾波器構(gòu)成的無源視覺系統(tǒng)的焊縫邊緣檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 實現(xiàn)自動焊接可W提高生產(chǎn)力和產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)前實現(xiàn)自動焊接主要面臨著兩個挑 戰(zhàn)：一、焊接過程復(fù)雜難W建立模型對其進行描述；二、缺少合適的傳感器來提取足夠的信 息，W控制自動焊接的過程。該些信息主要包括焊縫邊緣信息和烙池邊緣的信息。
[0003] 對自動焊接技術(shù)來說，獲取焊縫邊緣信息是十分關(guān)鍵的一步，因為焊縫邊緣信息 通常用于控制焊炬軌跡W及調(diào)整焊接參數(shù)。當(dāng)前主要利用激光掃描儀來獲取焊縫邊緣信 息，但是該項技術(shù)它存在著一些缺點，例如它不適合處理表面發(fā)光的焊縫。而對于普通的 CCD相機，雖然其存在分辨率不高等缺陷，但其廉價，所W普通的CCD相機在視覺系統(tǒng)中得 到了較為廣泛的應(yīng)用。但是由普通的CCD相機采集的焊縫圖像，如果利用傳統(tǒng)的邊緣檢測 方法（如Canny邊緣檢測和霍夫變換）對焊縫圖像進行焊縫檢測通常難W正確地提取出焊 縫邊緣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種基于無源視覺系統(tǒng)的焊縫邊緣 檢測方法。可實時、準(zhǔn)確地提取焊縫邊緣，為自動焊接過程中焊炬軌跡的控制W及焊接參數(shù) 的調(diào)整提供有用的信息。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種基于無源視覺系統(tǒng)的焊縫邊緣 檢測方法，包括W下步驟：
[0006] (1)依據(jù)V型槽焊縫邊緣的特征，對所述焊縫邊緣建立如下模型：
[0007] y 二
[000引 sub?巫化1，bi)二 0, i 二 1，2, 3, 4
[0009] 其中〇 0表示對參數(shù)ki和b i的約束條件；
[0010] 當(dāng)所述V型槽的寬度不變時，所述焊縫邊緣的四條邊緣有相同的滅點梓。，坑），此 時的模型為：
[00川 >'二足(X -兩)）+ 式)，/ 二 1，2,3,4
[0012] 當(dāng)所述V型槽的寬度發(fā)生變化時，處于同一邊的兩條邊緣相互平行，其所述焊縫 邊緣分別具有相同的滅點停。，扔）和巧，另），此時的模型為；
[001 引 y =久-又(,)+ 災(zāi)。，/ = 1，2
[0014] y 二 -又I ) + 歹i，z-= 3,4
[0015] (2)通過計算圖像矩，提取出包含所述焊縫邊緣的感興趣區(qū)域；
[0016] (3)利用canny邊緣檢測器，對所述感興趣區(qū)域計算其二值邊緣圖像；
[0017] (4)從所述邊緣圖像提取邊緣候選點，所述邊緣候選點為垂直于焊縫邊緣的第一 個或最后一個點；
[0018] (5)對所述邊緣候選點使用隨機抽樣一致性估計模型參數(shù)。
[0019] 進一步地，所述估計模型參數(shù)的方法包括：
[0020] (a)任意選擇N個邊緣候選點，對所述模型的參數(shù)進行估計；
[0021] 化）使用所得的模型測試其他候選點若滿足所述模型，判斷為局內(nèi)點；
[0022] (C)使用所述局內(nèi)點的個數(shù)對所述模型進行評價；
[002引 （d)如果局內(nèi)點的數(shù)量和所有點的數(shù)量之比超過預(yù)設(shè)闊值，則進行下一步驟，否則 返回步驟a;
[0024] (e)利用最好的模型計算出的所有局內(nèi)點對模型的參數(shù)進行重新估計。
[0025] 實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：本發(fā)明利用普通的CCD相機與光學(xué)濾波 器構(gòu)成無源視覺系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)從焊接平臺上采集圖像，將所采集的圖像傳送到計算 機，通過本發(fā)明圖像處理技術(shù)能夠準(zhǔn)確、實時地提取出焊縫圖像中的焊縫邊緣，為自動焊接 過程中焊炬軌跡的控制W及焊接參數(shù)的調(diào)整提供有用的信息。
【附圖說明】 圖1是焊縫邊緣提取邊緣候選點的示意圖； 圖2是使用隨機抽樣性取得焊縫邊緣的示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明作進一步地詳細(xì) 描述。
[0027] 本發(fā)明實施例的一種基于無源視覺系統(tǒng)的焊縫邊緣檢測方法，其具體操作步驟 為：
[002引 1)依據(jù)V型槽的類型建立模型，當(dāng)V型槽寬度不變時，焊縫的四條邊緣具有相同的 滅點，此時建立的模型為：
[0029]
【主權(quán)項】
1. 一種基于無源視覺系統(tǒng)的焊縫邊緣檢測方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 依據(jù)V型槽焊縫邊緣的特征，對所述焊縫邊緣建立如下模型： y = kiX+bi sub. 〇 (ki；bj) = 0,i= 1, 2, 3, 4 其中? 0表示對參數(shù)匕和bi的約束條件； 當(dāng)所述V型槽的寬度不變時，所述焊縫邊緣的四條邊緣有相同的滅點(&，丸），此時的 模型為： 7 = - z0) + 7〇J i = 1,2,3,4 當(dāng)所述V型槽的寬度發(fā)生變化時，處于同一邊的兩條邊緣相互平行，其所述焊縫邊緣 分別具有相同的滅點(4)和(巧，艿），此時的模型為：
(2) 通過計算圖像矩，提取出包含所述焊縫邊緣的感興趣區(qū)域； (3) 利用canny邊緣檢測器，對所述感興趣區(qū)域計算其二值邊緣圖像； (4) 從所述邊緣圖像提取邊緣候選點，所述邊緣候選點為垂直于焊縫邊緣的第一個或 最后一個點； (5) 對所述邊緣候選點使用隨機抽樣一致性估計模型參數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無源視覺系統(tǒng)的焊縫邊緣檢測方法，其特征在于，所述 估計模型參數(shù)的方法包括： (a) 任意選擇N個邊緣候選點，對所述模型的參數(shù)進行估計； (b) 使用所得的模型測試其他候選點若滿足所述模型，判斷為局內(nèi)點； (c) 使用所述局內(nèi)點的個數(shù)對所述模型進行評價； (d) 如果局內(nèi)點的數(shù)量和所有點的數(shù)量之比超過預(yù)設(shè)閾值，則進行下一步驟，否則返回 步驟a; (e) 利用最好的模型計算出的所有局內(nèi)點對模型的參數(shù)進行重新估計。
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種基于無源視覺系統(tǒng)的焊縫邊緣檢測方法，采用普通的CCD相機和光學(xué)濾波器構(gòu)成的無源視覺系統(tǒng)的焊縫邊緣檢測方法，將無源視覺系統(tǒng)采集的焊縫圖像中的焊縫邊緣建模為一個線性模型，通過圖像處理技術(shù)和隨機抽樣一致性(RANSAC)算法對模型參數(shù)進行估計，從而提取出焊縫的邊緣。采用本發(fā)明，能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確地提取焊縫邊緣，為自動焊接過程中焊炬軌跡的控制以及焊接參數(shù)的調(diào)整提供有用的信息。
【IPC分類】G06T7-00
【公開號】CN104616282
【申請?zhí)枴緾N201410717847
【發(fā)明人】范衠, 容毅標(biāo), 余澤峰, 李文姬, 林惠標(biāo)
【申請人】汕頭大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月1日