[发明专利]基于随机相位照明的焊缝自动对刀及跟踪系统

权利要求书

1.一种基于随机相位的激光照明焊缝自动追踪装置，包括装置保护外壳、图像采集装置、照明装置、图像处理系统和控制搅拌摩擦焊的计算机，其特征在于：装置保护外壳：前板(1)、侧板一(2)、侧板二(3)、顶板(5)、底板(6)、固定板(4)、工业相机链接件(8)；图像采集装置：工业相机(12)；照明装置：照明激光器(10)、辅助焊缝识别与跟踪的线激光器(9)、随机相位板(11)、电源电路板(13)。

2.根据权利要求1所述的基于随机相位的激光照明焊缝自动追踪系统， 其特征在于：前板(1)内设置有线激光(9)，以及线激光器的固定支架(7)。

3.根据权利要求2所述的的基于随机相位的激光照明焊缝自动追踪系统，其特征在于：前板(1)左右两侧分别固定有侧板一(2)、侧板二(3)，侧板一(2)与侧板二(3)中部都有一个凹槽用于固定电源电路板(13)；侧板一(2)与侧板二(3)末端链接固定板(4)。

4.根据权利要求3所述的的基于随机相位的激光照明焊缝自动追踪系统，其特征在于：固定板(4)上端有2个M4螺孔，这两个螺孔用于固定工业相机连接件(8)，工业相机链接件(8)前端连接图像采集的工业相机(12)；固定板(4)两侧分别有3个M3螺孔，用于与侧板一(2)、侧板二(3)连接；固定板(4)下端有4个M4螺孔，用于与机床焊头连接。

5.根据权利要求1所述的基于随机相位的激光照明焊缝自动追踪系统，其特征在于：底板(6)上有两个放置光源的孔和一个便于采集图像的圆孔，放置照明光源的两个孔用于固定照明激光器(10)，两块随机相位板分别固定在两个照明激光器(10)前端；底板(6)两侧分别有2个M3螺孔，用于与侧板一(2)、侧板二(3)的连接。

6.根据权利要求1所述的基于随机相位的激光照明焊缝自动追踪系统，其特征在于：顶板(5)后端有一个凹槽，便于工业相机连接数据线与电源线。

7.根据权利要求1所述的基于随机相位的激光照明焊缝自动追踪系统，其特征在于：还包括图像处理系统，所述的图像处理系统包括：

PART1：起焊点识别模块；

PART2：焊缝跟踪模块。

8.根据权利要求7所述的基于随机相位的激光照明焊缝自动追踪系统，其特征在于：

PART1：起焊点识别模块的步骤为：

S1：将采集到的每一帧图像进行预处理；

S2：在预处理后的图片中提取图片中的线激光、焊缝的点的集合；

S3：将提取出来的激光和焊缝的点的集合进行直线的拟合，使用HUBER算子进行直线的拟合，并求出这两条线的交点；

S4：计算线激光在预处理图像后的像素面积，并统计线激光点的集合中点的个数；

S5：判断线激光的面积和线激光点集合中点数是否存在突变；

若发生突变，则这一帧图像中线激光与焊缝的交点为起焊点。

9.根据权利要求8所述的基于散斑照明的焊缝自动追踪系统，其特征在于：

图像预处理的步骤为：

S1-1：采集到的图像进行二值化处理，二值化的阈值为该图像的最大值减5；

S1-2：将二值化的图像进行形态学闭操作，对图像进行膨胀和腐蚀操作。

10.根据权利要求8所述的基于散斑照明的焊缝自动追踪系统，其特征在于：

预处理后的图像中提取激光与焊缝的步骤为：

S2-1：在预处理后的图像的水平方向，每间隔10个像素点提取灰度值为255的像素点的位置，并保存这些点的位置；

S2-2：在原图像的竖直方向，每间隔10个像素点提取灰度值为0的像素点的位置，并保存这些点的位置。

11.根据权利要求7所述的基于散斑照明的焊缝自动追踪系统，其特征在于：

PART2：焊缝跟踪模块步骤：

S1-S2-S3;

SC：将这一帧图像的交点与第一帧图像的交点相比较，求出两次交点的偏差值，并将这个偏差值返回给控制机床的计算机。