多层多道焊缝偏振结构光视觉检测方法及检测平台与流程

本发明涉及焊缝视觉检测领域，具体涉及一种多层多道焊缝偏振结构光视觉检测方法及检测平台。

背景技术：

1、焊缝结构光视觉检测是实现焊缝跟踪、轮廓检测和位置定位等的关键，其通过相机、光学元件和激光发射器组合形成结构光视觉传感器，结合三角检测原理和相关方法获取焊缝当前位置的坐标信息，并将其传送给机器人控制器，引导机器人实现寻位和跟踪。

2、多层多道焊缝的焊缝跟踪仍然是机器人自动焊接领域的主要难题之一，其难点主要体现：结构光在多层多道焊缝不仅形成结构光条纹，还会在每道焊缝形成不同形状和尺寸的噪声区域，导致去噪困难；每道结构光条纹的形态差异，呈现出波浪条纹，致使现有算法对这种随机波浪结构光条纹的适应性弱。

3、因此，本专利提出一种多层多道焊缝偏振结构光视觉检测方法，将偏振视觉和结构光视觉结合，充分利用光的强度和偏振特性，具有消除反光、消减噪声和增强对比度等优势，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多层多道焊缝偏振结构光视觉检测方法及检测平台，能消除采集到多层多道焊缝图像的反光和噪声，并增强对比度，能检测出每层每道焊缝的偏振结构光条纹。

2、本发明所采用的技术方案是：

3、一种多层多道焊缝偏振结构光视觉检测方法，包括以下步骤：

4、步骤1：通过偏振相机对激光发生器照射的焊接完毕的多层多道焊缝进行采集，得到两组偏振分量图像 s1和 s2；

5、步骤2：对两组偏振分量图像进行加权平均融合方法处理，得到前述两种图像融合后的偏振结构光条纹；

6、步骤3：对融合后的偏振结构光条纹进行数字形态学处理，得到偏振结构光条纹细化图像；

7、步骤4：通过基于连通域面积的焊缝偏振结构光条纹提取方法，将偏振结构光条纹细化图像，分离出偏振结构光条纹区域和噪声区域，并将二者标记为连通域，以偏振结构光条纹连通域像素面积为边界条件，识别并删除噪声区域进而检测出每层每道焊缝的偏振结构光条纹。

8、优选地，在所述的步骤2中，所述的偏振分量图像加权平均融合方法，具体过程如下：

9、步骤2.1，对偏振分量图像 s1和 s2进行二值化处理，得到二值化的偏振结构光条纹图像 r1和 r2；

10、步骤2.2，将前述二值化后的偏振分量图像进行数学加权融合处理，得到加权平均融合的偏振结构光条纹图像 f。

11、优选地，在所述的步骤2.2中，加权平均融合的偏振结构光条纹图像 f

12、

13、式中， a和 b分别为加权平均融合的系数。

14、优选地， a和 b两个加权平均融合系数相等。

15、优选地， a和 b两个加权平均融合系数均为0.4~0.6。

16、优选地，在所述的步骤3中，对融合后的偏振结构光条纹图像进行数字形态学处理，具体过程如下：

17、步骤3.1，对融合后的偏振结构光条纹图像 f进行高斯滤波，得到的高斯滤波图像 g；

18、步骤3.2，继续对高斯滤波图像 g进行二值化处理，得到二值化图像 r；

19、步骤3.3，采用图像膨胀算法对二值化图像 r进行膨胀操作，得到偏振结构光条纹细化图像 t。

20、优选地，在所述的步骤4中，基于连通域面积的焊缝偏振结构光条纹提取方法，具体过程如下：

21、步骤4.1，分离偏振结构光条纹细化图像 t中各区域轮廓，将每个区域轮廓包围的区标记换为连通域 e1… en；

22、步骤4.2，统计每个连通域对应的像素面积记为 a1… an，考察焊缝偏振结构光条纹对应的像素面积，设定偏振结构光条纹连通域像素面积的边界条件，即偏振结构光条纹连通域的最大面积 amax和最小面积 amin；

23、步骤4.3，根据偏振结构光条纹连通域像素面积的边界条件，删除大于最大面积 amax或小于最小面积 amin的连通域，最终仅剩下偏振结构光条纹连通域，进而检测出每层每道焊缝的偏振结构光条纹。

24、优选地，激光发生器设置于偏振相机的一侧，激光发生器和偏振相机的镜头分别对准焊缝，激光发射器的激光束路线上依次布置有滤光片和偏振片。

25、一种多层多道焊缝偏振结构光视觉检测平台，焊接平台、偏振相机、激光发生器和控制器，偏振相机、激光发生器分别对准焊接平台，控制器分别与偏振相机和激光发生器连接，控制器内置有以上所述的多层多道焊缝偏振结构光视觉检测方法的程序。

26、本发明的有益效果是：

27、本发明方法通过偏振视觉和结构光视觉结合，充分利用光的强度和偏振特性，能消除采集到多层多道焊缝图像的反光和噪声，并增强对比度，能检测出每层每道焊缝的偏振结构光条纹。

技术特征：

1.一种多层多道焊缝偏振结构光视觉检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的多层多道焊缝偏振结构光视觉检测方法，其特征在于：在所述的步骤2中，所述的偏振分量图像加权平均融合方法，具体过程如下：

3.如权利要求2所述的多层多道焊缝偏振结构光视觉检测方法，其特征在于：在所述的步骤2.2中，加权平均融合的偏振结构光条纹图像f

4.如权利要求3所述的多层多道焊缝偏振结构光视觉检测方法，其特征在于：a和b两个加权平均融合系数相等。

5.如权利要求4所述的多层多道焊缝偏振结构光视觉检测方法，其特征在于：a和b两个加权平均融合系数均为0.4~0.6。

6.如权利要求1所述的多层多道焊缝偏振结构光视觉检测方法，其特征在于：在所述的步骤3中，对融合后的偏振结构光条纹图像进行数字形态学处理，具体过程如下：

7.如权利要求1所述的多层多道焊缝偏振结构光视觉检测方法，其特征在于：在所述的步骤4中，基于连通域面积的焊缝偏振结构光条纹提取方法，具体过程如下：

8.如权利要求1所述的多层多道焊缝偏振结构光视觉检测方法，其特征在于：激光发生器设置于偏振相机的一侧，激光发生器和偏振相机的镜头分别对准焊缝，激光发射器的激光束路线上依次布置有滤光片和偏振片。

9.一种多层多道焊缝偏振结构光视觉检测平台，其特征在于：焊接平台、偏振相机、激光发生器和控制器，偏振相机、激光发生器分别对准焊接平台，控制器分别与偏振相机和激光发生器连接，控制器内置有权利要求1~8任意一项所述的多层多道焊缝偏振结构光视觉检测方法的程序。

技术总结本发明公开了一种多层多道焊缝偏振结构光视觉检测方法及检测平台，包括以下步骤：通过偏振相机对激光发生器照射的多层多道焊缝进行采集，得到两组偏振分量图像；对其进行加权平均融合方法处理，得到前述两种图像融合后的偏振结构光条纹；对融合后的偏振结构光条纹进行数字形态学处理，得到偏振结构光条纹细化图像；通过基于连通域面积的焊缝偏振结构光条纹提取方法，将偏振结构光条纹细化图像，分离出偏振结构光条纹区域和噪声区域，并标记为连通域，以偏振结构光条纹连通域像素面积为边界条件，删除噪声区域进而检测出每层每道的偏振结构光条纹。本发明能消除采集到多层多道焊缝图像的反光和噪声，能检测出每层每道焊缝的偏振结构光条纹。技术研发人员：潘鸿斌,雷艇受保护的技术使用者：湖北精明数控机床有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1