[发明专利]一种焊缝尺寸视觉测量与表面缺陷检测方法

说明书

一种焊缝尺寸视觉测量与表面缺陷检测方法，属于视觉检测算法领域。视觉检测技术还存在检测精度、缺陷识别率低的问题，而提出一种焊缝尺寸视觉测量与表面缺陷检测方法，本发明包括：搭建硬件检测系统；进行检测系统的标定；利用搭建并标定后的检测系统获取结构光条纹图像，并进行结构光条纹图像的预处理操作；结构光中心线定位方法与特征点提取；采用三维重建算法，完成被测焊缝材料的重建与缺陷识别。本发明在保证检测系统稳定、精度较高的情况下，在尽可能减少算法运算量的前提下，保证实现更高运算速度。

技术领域

本发明涉及一种视觉检测方法，特别涉及一种焊缝尺寸视觉测量与表面缺陷检测方法。

背景技术

焊接涉及到各种工业领域，包括航空航天、交通运输、建筑、金属制造等各个行业。在焊接过程中，由于各种环境因素以及操作不当，导致焊接质量无法达到令人满意的程度。焊缝缺陷检测是必不可少的环节。传统的焊缝缺陷检测，主要是通过人工检测完成，这种完全依靠于人眼判断往往检测精度较差，耗时较长，而且随着检测时间增加，人眼疲劳程度增加会导致检测精度降低，效率较差。

近几年随着计算机技术和数字图像处理技术的不断发展，通过机器视觉来获取图像识别的方式是当前的研究需要，机器视觉相当于机器人的“眼睛”，其涉及到光学成像、人工智能、机电一体化等技术，是借助光学装置和非接触的传感器获得被测物体的特征图像，并且通过计算机从图像中获取信息、实时处理，进而实现检测和控制的装置。机器视觉检测技术具有安全可靠、检测精度高、可在复杂的环境中运行等优点，有着广泛的应用，涉及带钢、手机屏幕、纺织等众多行业。

目前，视觉检测主要集中在物体表面检测、识别以及目标跟踪，焊缝检测主要集中在焊缝的表面，主要存在的问题例如是：

需要多种检测手段相结合的问题；或者需从不同的角度对焊缝进行拍照，而且要保证实验环境光照充足，虽然能够较好的实现焊缝检测，但是实验过程过度依赖实验员的重复操作，鲁棒性较差的问题；或者只能实现焊缝咬边缺陷的检测，检测效果有待改进的问题；或者缺陷表达效果不够直观，仅能依靠轮廓示意图表示缺陷位置的问题；或者是利用点激光器进行检测，并且需要对区域进行10次以上的检测才可以判定缺陷，检测过程复杂，需要进一步改进的问题。

因此，现有视觉检测技术还存在检测精度、缺陷识别率低等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决视觉检测技术还存在检测精度、缺陷识别率低的问题，而提出一种焊缝尺寸视觉测量与表面缺陷检测方法。

一种焊缝尺寸视觉测量与表面缺陷检测方法，所述方法通过以下步骤实现：

步骤一、搭建硬件检测系统；

硬件系统包括单线激光发射器、CCD摄像头、精密位移台以及计算机；单线激光发射器发出的线激光投射到焊缝表面，通过步进电机驱动精密位移台上被测焊缝材料移动，实现单线激光发射器扫描焊缝；

步骤二、进行检测系统的标定；

系统标定主要包括相机标定与结构光标定两个部分；通过相机标定获取相机准确的内部参数以及外部参数，内部参数包括相机的中心点、焦距和畸变参数，外部参数即相机在世界坐标中的相对位置；通过结构光标定获取单线激光发射器发出的结构光与CCD摄像头之间的相对位置关系；

步骤三、利用搭建并标定后的检测系统获取结构光条纹图像，并进行结构光条纹图像的预处理操作；

预处理主要包括结构光条纹图像的灰度变化、二值化、图像滤波、图像分割、形态学处理和ROI提取过程；

步骤四、结构光中心线定位方法与特征点提取；

采用改进的亚像素定位算法完成中心线定位提取；通过提取特征点确定结构光中心线的几何特征；

步骤五、采用三维重建算法，完成被测焊缝材料的重建与缺陷识别；