一种基于结构光的角焊缝外观检测方法技术

本发明专利技术为一种基于结构光的角焊缝外观检测方法，包括第一步、获取原始图像；第二步、对原始图像进行预处理；第三步、计算结构光条纹上各像素点的Hessian矩阵，求垂直于结构光条纹走势方向上每列像素点的Hessian矩阵的特征值及特征向量，最大特征值对应的特征向量的方向为当前位置的结构光条纹法线方向；计算沿结构光条纹法线方向上结构光条纹所在区域的每列像素点的平均坐标；所有平均坐标对应的点的连线即为结构光条纹中心线；第四步、提取结构光条纹中心线上的特征点，利用各个特征点的坐标计算外观参数，根据焊件的质量要求判断各外观参数是否符合质量要求。本发明专利技术避免了结构光条纹在曲率变化较大时，中心线提取不准确的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种基于结构光的角焊缝外观检测方法
本专利技术涉及基于机器视觉的焊缝检测
，具体是一种基于结构光的角焊缝外观检测方法。
技术介绍
角焊缝作为工业生产中重要的焊缝形式，在航天、核能、船舶等行业和领域中普遍存在。实际生产过程中，焊接工艺受到多种因素的影响，导致焊缝外观不符合生产要求，使焊接件的强度、疲劳寿命等性能下降。因此，为保证焊接件的安全性和可靠性，需要对角焊缝外观进行检测。传统焊缝外观检测方式为人工采用焊缝检测尺对焊缝外观进行测量，这种方式存在检测精度低、检测效率低、智能化水平低等缺陷。基于结构光视觉技术的焊缝外观检测中，重点内容是提取焊缝上的结构光条纹中心线。周勇等人(周勇，李坚，李明军.基于RANSAC算法的焊缝余高识别与检测[J].机械工程与自动化,2017(06):143-145.)开发了焊缝余高检测系统，在图像处理过程中用平均坐标法提取结构光条纹中心线，该算法简单，但当焊缝为角焊缝时，母材与角焊缝接触的地方曲率较大，导致结构光条纹的法线方向变化比较剧烈，提取效果较差，准确率低。周富强等人(周富强，王飞，张广军.结构光直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于结构光的角焊缝外观检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n第一步、获取原始图像；/n第二步、对原始图像进行预处理；/n第三步、采用Steger算法计算结构光条纹上各像素点的Hessian矩阵，求垂直于结构光条纹走势方向上每列像素点的Hessian矩阵的特征值及特征向量，最大特征值对应的特征向量的方向即为当前位置的结构光条纹法线方向；同理，求得沿结构光条纹走势方向上各个位置的结构光条纹法线方向；/n利用式(7)计算沿结构光条纹法线方向上结构光条纹所在区域的每列像素点的平均坐标(x

【技术特征摘要】
1.一种基于结构光的角焊缝外观检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
第一步、获取原始图像；
第二步、对原始图像进行预处理；
第三步、采用Steger算法计算结构光条纹上各像素点的Hessian矩阵，求垂直于结构光条纹走势方向上每列像素点的Hessian矩阵的特征值及特征向量，最大特征值对应的特征向量的方向即为当前位置的结构光条纹法线方向；同理，求得沿结构光条纹走势方向上各个位置的结构光条纹法线方向；
利用式(7)计算沿结构光条纹法线方向上结构光条纹所在区域的每列像素点的平均坐标(xc,yc)；



式(7)中，(xi,yi)为结构光条纹法线方向上每列像素点中第i个像素点的坐标，n为结构光条纹法线方向上每列像素点的个数；
将所有平均坐标对应的点依次连线，得到结构光条纹中心线；
第四步、拟合出结构光条纹中心线左、右两端的直线L1和L2；设置第一移动向量的大小为1×q，3≤q≤20，q为整数；将第一移动向量沿结构光条纹中心线从左向右依次移动，每移动一个像素，利用式(8)计算第一移动向量内所有像素点到直线L1的距离和D；



式(8)中，j为移动向量的起点，dk为第k个像素点到直线L1的距离；
当距离和D大于阈值T时停止移动，粗略得到特征点A1的位置，特征点A1为角焊缝与焊件左侧的交点；
设置第二移动向量的大小为第一移动向量大小的一半，从第一移动向量的当前位置沿结构光条纹中心线从右向左依次移动第二移动向量，计算位于第二移动向量内所有像素点到直线L1的距离和D，当距离和D小于T/2时停止移动，当前位置的第二移动向量内位于中间位置的像素点即为特征点A1；同理，提取特征点A2，特征点A2为角焊缝与焊件右侧的交点；
将直线L1和直线L2的交点记为特征点A3，求线段A1A2之间的结构光条纹中心线上各像素点到特征点A3的距离，最大距离对应的像素点即为特征点A4；然后从右向左依次计算线段A1A4之间的结构光条纹中心线上各像素点到直线L1的距离，将距离为零的像素点记为特征点A5，距离取得极大值的像素点记为特征点A6，特征点A5即为左咬边的起/始点，特征点A6即为左咬边的中点，弧线A1A5即为角焊缝的左咬边；同理提取角焊缝的右咬边；
利用各个特征点的坐标计算角焊缝的外观参数，根据焊件的质量要求判断各外观参数是否符合质量要求，以完成角焊缝的外观检测。


2.根据权利要求1所述的基于结构光的角焊缝外观检测方法，其特征在于，第三步还包括：
将平均坐标对应的点记为白色像素点，其余像素点置为黑色，因此沿结构光条纹走势方向得到多个白色像素点；然后沿结构光条纹走势方向从左向右依次遍历所有白色像素点，若所有白色像素点的行坐标与各自的前一列白色像素点的行坐标相差均小于或等于异常阈值，则将所有白色像素点依次连线，得到结构光条纹中心线；
若某列白色像素点的行坐标与前一列白色像素点的行坐标相差大于异常阈值，则该白色像素点为偏离结构光条纹中心线的异常点，将该异常...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴士杰，贾瑞，季文彬，东强，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12