[发明专利]一种基于视觉检测的焊接熔透质量实时控制方法

权利要求书

1.一种基于视觉检测的焊接熔透质量实时控制方法，其特征在于，步骤如下：

(1)在焊接工件背面放置带有红外高通滤光片的视觉传感器和平行光照明光源，开始焊接，视觉传感器采集焊道背面图像；

(2)在采集第奇数帧图像时获取熔池热辐射光信息和从焊道坡口间隙透过的弧光信息，根据热辐射光信息确定熔池背面中心所在区域，根据焊道坡口间隙透过的弧光信息计算焊道中心线位置；在采集第偶数帧图像时开启平行光照明光源，根据熔池和焊缝背面的凸起形成的光影特征，提取熔池和焊缝的背面轮廓，结合由第奇数帧图像得到的熔池背面中心所在区域，计算熔池背面中心位置和熔池背面特征宽度；

(3)计算熔池背面中心与焊道中心线之间的位置偏移量，根据熔池背面的特征宽度调节焊接电流，根据位置偏移量调节焊枪与焊道的相对位姿；回到步骤(2)，直至焊接结束。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测的焊接熔透质量实时控制方法，其特征在于，所述在焊接工件背面放置带有红外高通滤光片的视觉传感器和平行光照明光源，具体包括：

视觉传感器视野对准焊枪正下方的焊接工件背面区域，平行光照明光源的波段在红外高通滤光片的通带内，照明区域为视觉传感器拍摄区域，该照明光源、视觉传感器、焊接工件的位置关系满足光学反射定律，即照明光源发射的平行光经焊接工件的反射能进入视觉传感器光路内。

3.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测的焊接熔透质量实时控制方法，其特征在于，所述根据热辐射光信息确定熔池背面中心所在区域，具体方法为：

在第奇数帧图像中，熔池背面由于热辐射光从而表现为亮度较高的区域，利用图像阈值分割提取出该区域，计算出该区域的形心的位置，将所述形心的邻域作为所述熔池背面中心所在区域，邻域大小根据实验确定。

4.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测的焊接熔透质量实时控制方法，其特征在于，所述根据焊道坡口间隙透过的弧光信息计算焊道中心线位置，具体方法为：

在第奇数帧图像中，从焊道坡口间隙透过的弧光表现为一个狭长的高亮区域，利用阈值分割提取出该高亮区域，并对该高亮区域进行形态学腐蚀和细化，利用直线霍夫变换计算出该高亮区域的中心线，并将所述中心线作为所述焊道中心线。

5.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测的焊接熔透质量实时控制方法，其特征在于，所述根据熔池和焊缝背面的凸起形成的光影特征，提取熔池和焊缝的背面轮廓，具体方法为：

在第偶数帧图像中，熔池和焊缝背面的下凸表面导致其反射的平行光照明光线大部分无法进入视觉传感器内，在图像中表现为亮度较暗的区域，而焊接工件背面的其他区域将大部分照明光线反射入视觉传感器内，在图像中表面为高亮区域，利用阈值分割从图像中提取熔池和焊缝区域，遍历该区域的像素，得到该区域的轮廓，将所述轮廓作为所述熔池和焊缝的背面轮廓。

6.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测的焊接熔透质量实时控制方法，其特征在于，所述结合由第奇数帧图像得到的熔池背面中心所在区域，计算熔池背面中心位置和熔池背面特征宽度，具体方法为：

利用半椭圆方程对所述熔池和焊缝的背面轮廓进行拟合，在所述熔池背面中心所在区域内枚举半椭圆的中心，用最小二乘法求出半椭圆的长半轴和短半轴参数，选取使误差平方和最小的半椭圆作为所述熔池和焊缝背面轮廓的拟合结果，将所述半椭圆的中心作为所述熔池背面中心，将所述半椭圆的最大宽度作为熔池背面特征宽度。

7.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测的焊接熔透质量实时控制方法，其特征在于，所述计算熔池背面中心与焊道中心线之间的位置偏移量，具体方法为：

采用求点到直线的距离的方式，计算熔池背面中心到焊道中心线之间的距离，以所述距离作为所述位置偏移量。