[发明专利]基于机器视觉的不锈钢非均匀细微多焊缝视觉检测系统和方法

说明书

本发明涉及一种基于机器视觉的不锈钢非均匀细微多焊缝视觉检测系统和方法，系统包括图像处理子系统和焊接平台子系统；所述图像处理子系统包括摄像机和计算机，所述焊接平台子系统包括三个LED光源，机械架和两根导轨。方法通过计算机对拍摄的图像依次进行中值滤波，二值化，查找连通域并去除伪连通域，焊孔边缘检测，然后再平移内捏合片的实际距离，得到正确的焊接点坐标，最后将焊接点坐标实时传输到焊接机器人示教控制器。本发明能实现焊缝高精度检测，能满足自动焊接工艺的需求。

技术领域

本发明涉及机器视觉领域，特别涉及一种基于机器视觉的不锈钢非均匀细微多焊缝视觉检测系统和方法。

背景技术

目前工业生产中主要应用的示教再现型弧焊机器人缺乏应变能力，并且对作业条件的稳定性要求严格，但实际的机器人焊接是一个存在各种不确定干扰因素的复杂过程，因此基于视觉传感的焊缝跟踪技术对提高焊接机器人的自动化和智能化水平具有重大意义。在实际焊接过程中，由于各种因素的影响，焊接作业条件经常发生变化。例如，由于强烈的弧光辐射、高温、烟尘、飞溅、坡口状况、加工误差、装夹精度、表面状态和工件热变形等影响会造成焊接质量下降甚至失败。因此，为了克服各种不确定因素对焊接质量的影响，焊接机器人需要具有实时检测和调整控制的功能。借助于传感器等辅助仪器，使其对外界环境具有一定的感知能力，从而可以根据外部环境的变化具有焊缝自动跟踪的能力是焊接自动化研究的重要方面，同时也具有很大的实用价值。

随着计算机视觉技术的发展，视觉传感技术目前应用到了焊缝跟踪过程中，利用视觉传感技术来获取焊缝特征信息，具有信息量大、与工件不接触、远离电弧弧光和强热区、灵敏度和精度高、抗电磁干扰能力强及自动化程度高等优点，适合各种坡口形状，而且可以同时进行焊缝跟踪控制和焊接质量的控制，是最有发展前途的传感技术。

针对不同的焊接任务，在视觉系统检测上面需要采取不同的解决方案。针对焊缝比较大的任务，常利用双目视觉或者是激光结合单目视觉的方法对焊缝位置以及焊枪与焊接点高度位置进行定位，进而对焊缝进行拟合估计，同时，为了减少烟尘、飞溅液体对检测结果的影响，常采用中值滤波提高测量信息的信噪比，但是双目视觉存在的问题是标定过程繁琐，手眼关系的标定很难达到很高的精度，并且光照对双目视觉影响太大，不适用于环境恶劣的工厂现场，并且焊缝要求比较大，目前能实现的精度大概是2-3mm，同理，虽然激光结合单目视觉目前在工厂现场应用稍微多一些，但是目前所能达到的最高精度为1mm，故都不能满足精度要求小于0.5mm的不锈钢高精度焊接任务要求。

针对以上问题，亟需要一种可对不锈钢非均匀细微多焊缝高精度检测的视觉系统。

发明内容

本发明所要解决的问题是待焊接不锈钢工件表面具有强烈的反光特性，采用偏振片无法消除金属表面反射的偏振光，焊缝细微（小于0.5mm）以及工件自身结构强烈干扰检测结果。针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的不锈钢非均匀细微多焊缝视觉检测系统和方法，可以实现对该工件构造相同或者类似的焊宽小于0.5mm焊缝进行高精度检测，能满足自动焊接工艺的需要。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于机器视觉的不锈钢非均匀细微多焊缝视觉检测系统，包括图像处理子系统和焊接平台子系统；所述图像处理子系统包括摄像机和计算机，所述摄像机固定安装在焊接工件正上方，与焊接工件表面垂直，所述计算机与摄像机以及焊接机器人示教控制器连接；所述焊接平台子系统包括三个LED光源，机械架和两根导轨，其中两个LED光源分别固定安装在焊接工件两侧，另一个LED光源固定安装在焊接工件正上方，三个LED光源与摄像机均与机械架刚性连接，机械架安装在导轨上，并能够沿导轨移动。

一种基于机器视觉的不锈钢非均匀细微多焊缝视觉检测方法，使用上述的系统，具体步骤如下：

1）打开三个LED光源，通过摄像机拍摄一幅完整的焊接工件表面图像，并将图像传输到计算机；