[发明专利]一种激光拼焊焊缝背面几何形貌检测方法及其实现装置

权利要求书

1.一种激光拼焊焊缝背面几何形貌检测方法，其特征在于包括以下步骤：

利用一字线型激光器投射在背面焊缝表面产生激光条纹；

通过传感单元采集获取包括激光条纹的焊缝表面灰度图像，并将所采集的图像传送给图像处理单元；

图像处理单元对采集到的焊缝图像进行处理，获得各形貌参数值；

将上述各形貌参数值同国际焊接质量标准进行比较，判别焊缝质量，完成焊缝背面几何形貌检测。

2.按权利要求1所述的激光拼焊焊缝背面几何形貌检测方法，其特征在于：所述图像处理单元对采集到的焊缝图像进行处理，获得各形貌参数值包括以下步骤：

根据激光条纹和焊缝纹理区域交集提取焊缝特征点；

根据焊缝特征点检测焊缝表面几何形貌，得到焊缝宽度及焊缝凸凹度的像素值；

提取上述交集以外的激光条纹，计算焊缝错配的像素值；

根据图像空间和物理空间的对应关系建立直接映射关系，对包括摄像头、激光器以及附加光源在内的传感单元进行标定、计算，得到焊缝宽度、焊缝凸凹度以及焊缝错配的物理值。

3.按权利要求2所述的激光拼焊焊缝背面几何形貌检测方法，其特征在于：所述根据激光条纹和焊缝纹理区域交集提取焊缝特征点为：

(1)针对不同材质、不同厚度的板材，依据采集获取的图像进行参数设置；

(2)在参数设置后的图像上，根据激光条纹中心位置设定焊缝感兴趣区域；

(3)对焊缝感兴趣区域图像进行预处理，获取焊缝感兴趣区域纹理图像；

(4)依据预处理后的图像灰度，设定图像分割阈值，分割焊缝感兴趣区域纹理图像，获取包括焊缝纹理区域的相关区域；

(5)在上述包括焊缝纹理区域的相关区域内设定列质心作为提取焊缝纹理区域的特征，提取出焊缝纹理区域；

(6)以区域长半径作为特征，在上述焊缝纹理区域中去除拼焊板表面反光、划痕所产生的干扰区域的影响；

(7)依据预先设定的激光条纹分割阈值，对焊缝感兴趣区域图像重新进行阈值分割，得到分割后的激光条纹；

(8)计算焊缝纹理区域和分割后的激光条纹的交界区域；

(9)根据交界区域左右边缘计算激光条纹和焊缝纹理区域交集提取焊缝特征点。

4.按权利要求3所述的激光拼焊焊缝背面几何形貌检测方法，其特征在于：所述参数包括附加光源亮度、激光条纹亮度、感兴趣区域窗口宽度及窗口长度，焊缝区域分割阈值以及激光条纹分割阈值。

5.按权利要求3所述的激光拼焊焊缝背面几何形貌检测方法，其特征在于：所述对焊缝感兴趣区域图像进行预处理，包括感兴趣区域图像纹理滤波、图像平滑以及灰度直方图线性化。

6.按权利要求2所述的激光拼焊焊缝背面几何形貌检测方法，其特征在于：所述焊缝宽度的像素值通过以下方法得到：

引入修正参数，对激光条纹和焊缝纹理区域交集提取的焊缝特征点进行修正，去除由预处理产生的像素偏差，修正后的焊缝区域交集左右边界差即为焊缝当前宽度的像素值；

对焊缝当前宽度的像素值进行校核，得到合理范围的焊缝宽度的像素值。

7.按权利要求6所述的激光拼焊焊缝背面几何形貌检测方法，其特征在于：所述对焊缝当前宽度的像素值进行校核，得到合理范围的焊缝宽度的像素值通过以下方法进行：

计算当前焊缝图像的前n帧图像的焊缝宽度均值，与焊缝当前宽度值做差，得到差值；

将上述差值同预先设定的焊缝宽度判定阈值进行比较，若上述差值未超出焊缝宽度判定阈值，则认为当前焊缝宽度值为合理值，即为检测的焊缝宽度值；若上述差值超出焊缝宽度判定阈值，则为不合理值，则前n帧图像的焊缝宽度均值为检测的焊缝宽度的像素值。

8.按权利要求2所述的激光拼焊焊缝背面几何形貌检测方法，其特征在于：焊缝凸凹度的像素值通过以下方法得到：

根据检测的焊缝宽度的左右特征点确定一连线，两特征点中间的激光条纹中心线上的点到该连线的最大距离中的正最大值即为凸度值，负最大值即为凹度值。