管道全位置焊缝的结构光三维测量模型和图像处理方法技术

本发明专利技术公开一种管道全位置焊缝的结构光三维测量模型和图像处理方法，包括：S1、构建管道焊缝结构光三维测量的数学模型，将图像坐标系中的坐标值转换到相机坐标系下；S2、图像预处理：实时采集焊缝图像，并对采集的焊缝图像进行预处理；S3、光条中心提取：利用改进的高斯拟合法进行焊缝图像的光条中心提取；S4、拐点定位：利用斜率分析法与“最近原则”结合的算法进行拐点定位，提取焊缝信息。本发明专利技术方法对于V形焊缝或者倒梯形焊缝，均可以在弧光、飞溅干扰下十分准确的提取出拐点附近的光条中心，然后由斜率分析法与“最近原则”得到焊缝边缘拐点位置信息，从而实现在强干扰条件下快速、准确的获取焊缝三维形貌，进而实现焊缝跟踪。

【技术实现步骤摘要】
管道全位置焊缝的结构光三维测量模型和图像处理方法
本专利技术涉及结构光三维测量领域，尤其涉及管道全位置自动焊的焊缝信息结构光三维测量领域，具体为管道全位置焊缝的结构光三维测量模型和图像处理方法。
技术介绍
焊接机器人发展迅猛，几乎和典型关节机器人发展同步。但是在各种大型管道铺设、大型球罐焊接等地方，关节机器人却有很大的空间局限性，无法一次性进行整圈环焊，且难以进行野外施工和水下作业，而管道机器人以其灵活性而得以在这些场合获得广泛的应用。实现快速、有效的焊缝跟踪是提高管道机器人焊接质量的关键，常见的焊缝跟踪方法有多种，如机械式、电磁式、电弧传感式、视觉传感式等。其中，基于结构光法的视觉传感式由于其速度快、精度高、获取的信息丰富而备受青睐。由于焊接机器人在管道上的行走过程中，其上安装的视觉传感器相对焊缝的位姿也不可避免的会发生变化，因此，要进行准确的焊缝跟踪，需要通过视觉传感器实现对焊缝形貌的三维测量。采用视觉传感器进行焊缝跟踪易受到焊接时弧光、飞溅、烟尘以及工件上铁锈、划痕、标记和氧化皮等因素的影响，尤其V形或者倒梯形焊缝对结构光还具有多次反射的干扰作用，而且焊接时还同时需要控制焊机的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.管道全位置焊缝的结构光三维测量模型和图像处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构建管道焊缝结构光三维测量的数学模型，将图像坐标系中的坐标值转换到相机坐标系下；S2、图像预处理：焊接过程中实时采集焊缝图像，并对采集的焊缝图像进行预处理；S3、光条中心提取：利用改进的高斯拟合法进行焊缝图像的光条中心提取；S4、拐点定位：利用斜率分析法与“最近原则”结合的算法进行拐点定位，提取焊缝信息。

【技术特征摘要】
1.管道全位置焊缝的结构光三维测量模型和图像处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构建管道焊缝结构光三维测量的数学模型，将图像坐标系中的坐标值转换到相机坐标系下；S2、图像预处理：焊接过程中实时采集焊缝图像，并对采集的焊缝图像进行预处理；S3、光条中心提取：利用改进的高斯拟合法进行焊缝图像的光条中心提取；S4、拐点定位：利用斜率分析法与“最近原则”结合的算法进行拐点定位，提取焊缝信息。2.根据权利要求1所述的管道全位置焊缝的结构光三维测量模型和图像处理方法，其特征在于，S1进一步包括：构建管道焊缝结构光三维测量的数学模型，将相机坐标系OCXCYCZC作为测量坐标系，OCXC轴垂直于机器人行走方向，OCYC轴平行于机器人行走方向，OCZC为相机镜头光轴，通过空间上一点在相机坐标系下的坐标和这一点的理想计算机图像坐标之间的关系、这一点的理想计算机图像坐标和这一点的实际图像坐标之间的关系，以及光平面在相机坐标系下的方程，得到图像上任意一点坐标在相机坐标系下的坐标。3.根据权利要求1所述的管道全位置焊缝的结构光三维测量模型和图像处理方法，其特征在于，采集焊缝图像的步骤进一步包括：利用焊接机器人采集焊缝图像，所述焊接机器人设置有激光器、工业相机、焊枪，所述焊枪对准焊缝，所述激光器发射激光照射到焊缝上，所述工业相机采集照射点的焊缝图像。4.根据权利要求1所述的管道全位置焊缝的结构光三维测量模型和图像处理方法，其特征在于，对采集的焊缝图像进行预处理的步骤进一步包括：加窗、去噪、平滑、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王中任，刘德政，肖光润，晏涛，刘海生，
申请(专利权)人：湖北文理学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42