[发明专利]一种适用于窄间隙MAG堆焊熔池图像的多特征提取方法

权利要求书

1.一种适用于窄间隙MAG堆焊熔池图像的多特征提取方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1：安装设备和调试设备；

将CMOS工业相机安装上镜头和滤光系统，沿焊接方向同轴装配在焊接机器人末端执行器上，与焊枪位姿保持相对静止，采用设置工业相机与焊接平面呈40度夹角，斜向下指向熔池，与熔池中心距离20cm，通过工业计算机将相机曝光时间设置为150μs，曝光补偿设置为10dB；

步骤2：采集熔池图像；

设置窄间隙MAG堆焊焊材进行焊接实验，同时工业计算机控制采集系统开启，此时采集熔池图像通过总线传输到工业计算机中；

步骤3：图像分析及方法设计；

S3.1：特征定义；

定义熔池宽度W为最左侧点到最右侧点的平行距离，熔池长度L为最顶侧点到最底侧点的垂直距离，长宽比β为上述两要素的比值，拖尾角α为最左侧点、最右侧点与最底侧点所形成三角形的顶点；

S3.2：图像平滑与增强；

首先，设置感兴趣区域R；其次，对图像采取高斯滤波；最后，继续对区域R采取开操作；

S3.3：明暗分区和熔池头部轮廓提取；

首先，采用OTSU自适应阈值分割法获得最佳分割阈值T₁，采用面积过滤器滤除掉噪声，此时得到经过阈值T₁分割出的头部区域；其次，将头部区域的最低点所在的水平线作为明暗分区的依据，将区域R分为明区R₀和暗区R₁，最佳分割阈值T₁作为CANNY算法中非极大值抑制中的高阈值T_H，低阈值T_L为高阈值T_H的一半；最后，将CANNY算法中提取的轮廓经长度过滤器提取到最大长度对应轮廓L₁；

S3.4：熔池尾部轮廓提取；

首先，将步骤S3.3明暗分区后的暗区R₁进行单次OTSU分割得到熔池尾部轮廓；其次，通过面积滤波器得到面积最大的两部分区域，分别拟合两部分的轮廓L₂和L₃；最后，将L₂和L₃通过位置关系映射到区域R₁上；

S3.5：轮廓点合并及拟合；

将得到的熔池轮廓L₁、L₂和L₃，组合起来形成新的轮廓集合L₀，采用最小垂直矩形拟合方法获得轮廓的外矩形轮廓L_r，其长宽分别为l、ω；

S3.6：特征提取；

首先，通过步骤S3.1的特征定义，结合步骤S3.5得到的L_r，外矩形轮廓L_r的宽度ω和长度l分别对应熔池的长宽W和L，长宽比β为上述两个值的比值；其次，L_r与L₀左右边界相交的点的像素坐标为A(x₀,y₀)、B(x₁,y₁)；最后，通过轮廓L₂和L₃最靠近焊丝的点，取它们的横坐标a₁、a₂，以作一垂直线与L_r底边相交，此为定义的轮廓最底侧点，像素坐标记为C(x₂,y₂)，角∠ACB即为拖尾角α。

2.根据权利要求1所述的一种适用于窄间隙MAG堆焊熔池图像的多特征提取方法，其特征在于，所述步骤1中，工业相机型号为MER2-502-79U3M，镜头型号为HN-5024-5M-C2/3X，滤光系统包含650nm的窄带滤光片和两个参数分别为32dB和8dB的减光片；焊接机器人型号为ABB IRB1410，焊机型号为VR7000-CMT。

3.根据权利要求1所述的一种适用于窄间隙MAG堆焊熔池图像的多特征提取方法，其特征在于，所述步骤2中，焊接工艺数据包括：焊材型号为q235b，焊道长度55mm，焊道宽度10mm，焊丝型号为ER70S-6，焊接速度为7mm/s，保护气体标准流量为10L/min。