[发明专利]一种焊缝轮廓特征识别及其焊道实时规划的方法

说明书

本发明提供了一种焊缝轮廓特征识别及其焊道实时规划的方法，首先利用激光视觉传感器实时获取焊缝轮廓图像，进行灰度处理获得灰度图像，然后建立视觉注意模型，将灰度图像经过视觉注意模型处理，进而获取综合显著图，结合大津阈值分割法和最近邻聚类算法提取激光条纹，接着将提取的激光条纹基于单调斜率的区间跨度进行分割，获得单调斜率区间和斜率突变点，最后依据斜率突变点来制定算法实施规划焊道，解决了目前焊道规划精度低的问题，实现了焊道实时规划。

技术领域

本发明属于焊接机器人技术领域，尤其涉及一种焊缝轮廓特征识别及其焊道实时规划的方法。

背景技术

焊道规划是指控制系统能自动地为下一次焊接选择合适的焊接位置，它应该包括两个方面。其一是为焊枪在接下来的焊接决策出初始焊接点，其二是焊接中实时为焊枪决策出合理的焊接点。目前解决焊道规划的方法主要有三种：基于模型计算法、基于CAD法和基于视觉修正法。

基于模型计算法指的是根据焊接参数与焊道成形后的横截面积的近似关系，计算出焊道横截面作为三角形和梯形的近似横截面积，然后根据等面积(所有焊道的横截面积看作相等)或者等高(所有焊道的余高相等)原则来匹配设计好的接头坡口形状完成焊道规划。与基于模型计算方式实现在线焊道规划不同的是，基于CAD方式的焊道规划采用的是离线方式，因为该方式要借助相关专业软件来模拟焊道规划过程。基于模型计算方式和基于CAD方式的焊道规划在实际使用中不得不对事先规划好的轨迹进行校正，在实际焊接过程中由于焊件受热会发生微小的变形，且随着焊道数目的增加该变形量会叠加，因此精确性不高。现有技术中，基于视觉修正法通过视觉方式将上述偏移量转换过来最终确定下一焊接焊枪的位置，虽然采用了焊缝轮廓视觉信息，但是每次焊道规划仍然采用模型计算方式近似获取焊枪偏移量，精确性有待提高。

综上所述，对于模型计算方式，采用的近似模型有较大的系统误差，误差会随着焊道数目的增加而迅速增大；对于CAD方式，采用离线化的优化焊道编排顺序，造成无法实时根据实际焊接情况作出调整；对于视觉修正法，每次焊道规划仍然采用模型计算方式，仍然存在精确性不高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焊缝轮廓特征识别及其焊道实时规划的方法，本发明通过视觉修正的方法获取焊缝的单调斜率区间和斜率突变点，根据斜率突变点设计了一种焊道实时规划的方法，实时决策出合理的焊接位置，解决了焊道规划精确性不高的问题，达到了实时规划焊道的目的。

为了达到上述目的，本发明提供了一种焊缝轮廓特征识别的方法，包括如下步骤:

S11：采用激光视觉传感器照射焊缝，得到焊缝轮廓的灰度图像；

S12：对所述灰度图像进行处理，得到所述焊缝轮廓的综合显著图；

S13：对所述综合显著图进行处理，得到激光条纹；

S14：对所述激光条纹进行处理，得到所述激光条纹的单调斜率区间和斜率突变点；

所述S14具体为：对所述激光条纹进行斜率计算，得到所述激光条纹的若干单调斜率区间，计算公式如下：

其中，y(b)表示所述激光条纹数据所在行的坐标，x(b)表示所述激光条纹数据所在列的坐标，下标b-7从1开始计算。进一步的，所述S11具体为：

采用CCD成像技术对所述焊缝进行激光照射，得到所述焊缝的实时图像，对所述实时图像进行灰度处理，得到所述焊缝轮廓的灰度图像。

进一步的，所述S12具体为：

建立视觉注意模型，利用所述视觉注意模型对所述灰度图像进行处理，所述视觉注意模型包括方向特征处理模型和亮度特征处理模型，将所述方向特征处理模型的结果和所述亮度特征处理模型的结果进行线性合成，得到所述综合显著图。