[发明专利]罐体内角焊缝激光视觉三维视觉定位方法

说明书

本发明公开了一种罐体内角焊缝激光视觉三维视觉定位方法，包括：S1，对CCD相机和激光器发出的激光在空间上投射出的光平面进行标定，得到标定参数，其包括相机内参、相机外参以及光平面外参；S2，获得焊缝特征区域的特征点二维坐标；S3，通过步骤S1得到的标定参数及步骤S2得到的焊缝特征区域的特征点二维坐标，得到焊缝的三维世界坐标，实现焊缝的定位。本发明提供的罐体内角焊缝激光视觉三维视觉定位方法，通过对CCD相机获得的角焊缝的二维图像进行预处理，将焊缝的特征区域转化为三维世界坐标系中的三维世界坐标，从而实现了对焊缝的精准定位，其处理流程快速，且定位精准，可广泛应用于视觉焊接图像处理方法技术领域。

技术领域

本发明涉及视觉焊接图像处理方法技术领域。更具体地说，本发明涉及一种罐体内角焊缝激光视觉三维视觉定位方法。

背景技术

在石化企业中，常常会用大型储罐来进行原液的储存与运输。在储罐的制造过程中，需对内部大量的加强圈进行焊接处理。而目前加强圈的焊接多为人工焊，大量的重复性人工焊接不仅存在着安全隐患，工作效率也不高，因此自动化焊接必不可少。

随着现代智能制造技术的发展，自动化焊接的应用也越来越广泛，而视觉传感器由于其非接触、高精度等特点而在自动引导焊接中大量使用。现阶段的实际焊接定位仍多为二维定位，即通过激光条纹提取二维特征信息，获取其水平偏量，该方法虽操作简便，且水平精度较高，但由于无法获取准确的深度信息，因而局限性很大。而部分研究三维定位法则使用较复杂的标定方式与检测算法，虽然定位精度较高，但处理速率较慢，不适用于工业实际。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种处理过程快速、定位效果精准的罐体内角焊缝激光视觉三维视觉定位方法。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种罐体内角焊缝激光视觉三维视觉定位方法，包括：

S1，对CCD相机和激光器发出的激光在空间上投射出的光平面进行标定，得到标定参数，其包括相机内参、相机外参以及光平面外参；

S2，获得焊缝特征区域的特征点二维坐标；

S3，通过步骤S1得到的标定参数及步骤S2得到的焊缝特征区域的特征点二维坐标，得到焊缝的三维世界坐标，实现焊缝的定位。

优选地，所述步骤S2具体包括：

S21，CCD相机获取焊缝处的原始图像；

S22，根据步骤S21得到的原始图像，使用基于灰度的模板匹配对焊缝区域进行初步定位，找到大致的焊缝特征区域；

S23，对焊缝特征区域进行预处理，其包括平滑图像，通过中值滤波去噪；

S24，采用改进的Canny算子提取焊缝特征区域的边缘并进行直线拟合，然后对经过预处理的模板区域进行再定位，并得到焊缝特征区域的特征点的二维坐标。

优选地，所述步骤S24为，

S241，采用改进的Canny算子来进行焊缝特征区域的边缘提取：

使用各向异性扩散滤波代替Canny算子中原本的高斯滤波，避免出现假边缘或丢失部分局部边缘的情况，即：

公式(1)中I为图像，t为迭代次数，四个散度表达式分别为四个方向上对当前像素的偏导；

S242，采用Otsu算法自动获取高低阈值，避免手动调整高低阈值，提高算法的自适应性；

S243，结合提取出的边缘信息采用最小二乘法进行直线拟合，将所提取的边缘上每个点作为输入点，拟合得到：