[发明专利]基于产品焊缝特征的图像识别与质量智能评价系统

说明书

本发明将提供基于产品焊缝特征的图像识别与质量智能评价系统，该系统结合焊缝特征和图像识别方法，从基础图像处理、中心线和特征提取、三维重建工作以及基于焊缝形貌的几何尺寸和缺陷位置评价标准的建立这四方面进行工作，同时完善了焊缝质量智能评价系统，更为完整的考虑的可能出现的焊缝形貌缺陷和几何尺寸缺陷问题，提出了一套适用于产品特征的焊缝评价标准及评价体系。根据评价指标以及预设的相应指标数值允许变动范围，判断该目标焊缝质量是否合格并标记不合格焊缝，从而实现焊接质量智能检测自动识别功能。

技术领域

本发明属于工艺生产技术领域，具体涉及基于产品焊缝特征的图像识别与质量智能评价系统。

背景技术

焊接是制造业中使用最多的一种重要的工艺手段，其对整个产品的质量和效率，焊接过程的质量和效率起着决定性的作用。因此，对于焊缝的类型识别和相应的质量检测工作更加显得重要。

现有的自动焊接及焊缝跟踪机器人已在自动化和智能化程度上取得较大进展，但在焊接质量检测方面的智能化程度则仍待加强。传统的焊接质量检测，主要包括焊缝尺寸测量和表面缺陷检测，均是完全通过人工完成，这种方法耗时长、效率低、检测结果易受工人状态影响且极为不稳定，而且对工人的健康也有影响。在智能化、自动化高速发展的今天，随着应用焊接加工的产品数量急剧上涨，产品结构复杂程度增高，焊接质量的检测要求也越来越苛刻，因此单纯依靠工人进行焊缝质量的检测已经无法满足现代化焊接技术的要求了。

然而，在焊缝质量检测方面国内还没有一套比较完善且运用到工业实际中的焊缝质量在线检测系统。为解决该问题，实现焊缝质量的智能化检测，本发明拟开发一种基于机器视觉技术、基于产品焊缝特征的图像识别与质量智能评价系统。结合结构光视觉将视觉传感器运用到焊接场景并获取焊缝图像，并通过图像处理来获得焊缝尺寸或表面缺陷，基于焊缝的特征结合图像识别内容进行焊缝质量评价。该装备的开发可以大大减少了工人的劳动强度，提高焊接质量检测的生产效率以及整个焊接过程的自动化程度。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供基于产品焊缝特征的图像识别与质量智能评价系统，包括如下步骤:

(1)图像采集及预处理，从CCD相机中将包含有焊缝的图像采集，并进行图像预处理，得到清晰的焊缝图像；

(2)对焊缝图像进行中心线提取，为后续特征点提取和线条拟合奠下基础，保证最终焊缝成形几何尺寸测量的精度；

(3)特征点提取，对焊缝图像上的中心线进行特征点提取，对焊缝成形几何尺寸的特征点进行提取识别，并根据焊缝质量评价中的几何尺寸评价要求通过曲线拟合与数据测量进行自动化评价；

(4)三维重建，将截面上的特征点过滤后重建或拟合直线，之后通过与正常的焊缝轮廓线的比对，提取出非法和异常的点并进行还原三维形貌处理，根据建立焊缝的形貌缺陷评价指标进行评判。

进一步的，步骤(3)中焊缝的几何尺寸自动化评价包括从焊缝宽度、高度、长度、平整度、咬边、错边、填充度以及焊缝走向几个方面来建立评价指标，具体为：

(1)焊缝宽度b及其最大差值|b_max-b_min|

采集到的焊缝图像轮廓线上起点和终点的距离即为焊缝宽度，通过每一个评定段最大焊缝宽度b_max和最小焊缝宽度b_min求出焊缝宽度的最大差值，与系统内设定的标准偏差值范围要求进行比较，从而评价焊缝宽度方面的质量，要求其在任意50mm焊缝长度范围内不得大于4mm，整个焊缝长度范围内不得大于5mm；

(2)余高H、余高最大差|Hmax-Hmin|