一种激光传感器保护玻璃污染程度检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种激光传感器保护玻璃污染程度检测装置及检测方法，检测装置包括图像传感器、图像处理器、污染检测处理器、激光功率控制器；检测方法包括以下步骤：S1、使用激光器对未污染的保护玻璃片进行照射操作，对反射得到的光斑进行出厂标定操作，得到标定数据；S2、令激光器对已污染的保护玻璃片进行照射操作，对反射得到的光斑进行检测，得到光斑检测结果；S3、将光斑检测结果与标定数据进行比较并计算得到综合评价函数；S4、设定已污染保护玻璃片的污染评价阈值，将综合评价函数与污染评价阈值进行比较，得出已污染保护玻璃片的污染程度。程度。程度。

【技术实现步骤摘要】
一种激光传感器保护玻璃污染程度检测装置及检测方法


[0001]本专利技术涉及激光传感器领域，尤其涉及一种激光传感器保护玻璃污染程度检测装置及检测方法。

技术介绍

[0002]激光传感器技术已被广泛应用于工业民用多个领域，是一项非常重要的传感器技术。特别是应用在自动化焊接行业的激光焊缝跟踪传感器，能快速、精准地识别和提取焊缝特征点。
[0003]激光传感器的可靠性和精度，取决于激光器投射到被测量物体上的激光条纹质量。而在焊接过程环境非常恶劣，融化金属飞溅、有机助焊剂烟雾、金属粉尘会很快污染激光传感器前的保护镜片。保护镜片污染达到一定程度会严重影响传感器的稳定性和可靠，必须能及时检测镜片的污染程度提示使用者及时更换，避免因为保护镜片污染过于严重而造成瑕疵品的增加。
[0004]目前通常通过增加对射的光电发送和接收装置对保护片进行透过性检测，透过性降低到一起阈值后认为镜片被污染。这种方法需要增加对射结构，造成结构体积的复杂，增大了检测成本；同时对射测量是间接测量，通过测量激光路附近的小区域来判断保护片的污染结果，其具有一定的片面性，严重影响了保护片的污染度检测准确率，因此，有必要对其进行改进。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是针对上述问题，提供一种提高准确率的激光传感器保护玻璃污染程度检测装置及检测方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0007]一种激光传感器保护玻璃污染程度检测装置，包括图像传感器、图像处理器、污染检测处理器、激光功率控制器，图像传感器设置在保护玻璃片上方，图像传感器的信号输出端与图像处理器的信号输入端相连接，图像处理器的信号输出端与污染检测处理器的信号输入端相连接，污染检测处理器的信号输出端与激光功率控制器的信号输入端相连接，激光功率控制器的信号输出端与激光器的信号输入端的相连接，激光器的发射端口设置在保护玻璃片上方。
[0008]进一步的，所述图像传感器上设置有镜头，镜头呈倾斜状设置，镜头的信号输出端与图像传感器的信号输入端相连接。
[0009]进一步的，所述镜头上设置有窄通保护片。
[0010]一种激光传感器保护玻璃污染程度检测装置的检测方法，包括以下步骤：
[0011]S1、使用激光器对未污染的保护玻璃片进行照射操作，并通过图像传感器、图像处理器、污染检测处理器、激光功率控制器对反射得到的光斑进行出厂标定操作，得到标定数据；
[0012]S2、令激光器对已污染的保护玻璃片进行照射操作，并通过图像传感器、图像处理器、污染检测处理器、激光功率控制器对反射得到的光斑进行检测，得到光斑检测结果；
[0013]S3、将光斑检测结果与标定数据进行比较并计算得到综合评价函数；
[0014]S4、设定已污染保护玻璃片的污染评价阈值，将综合评价函数与污染评价阈值进行比较，得出已污染保护玻璃片的污染程度。
[0015]进一步的，所述步骤S1包括以下步骤：
[0016]S11、准备一片未污染的保护玻璃片；
[0017]S12、通过激光功率控制器将激光器的输出功率调节为5％；
[0018]S13、对初始激光光斑强度进行测量；
[0019]S131、将图像传感器的快门调节为最小间隔，采集得到若干个激光光斑图像；
[0020]S132、将若干个激光光斑图像划分为十段，在每段内，根据一阶矩查找圆内所包含的能量与该段内总能量的比值为80.5％时的圆形，该圆形的圆心的计算公式为：
[0021][0022]S133、计算以为圆心，5为半径的像素灰度平均值，其计算公式为：
[0023][0024]其中，m
b
为第b段激光线位于灰度中心半径5内的点的个数；I(k)为第k个像素的灰度；
[0025]S134、当灰度平均值小于设定饱和值的80％时，调高模拟增益和/或电子快门的参数值，每调高一个参数值，重新计算在当前参数值下的灰度平均值，不断调高参数值，直到灰度平均值在设定饱和值的80％～90％之间时，记录此时的光斑强度值；当灰度平均值大于设定饱和值的90％时，调低模拟增益和/或电子快门的参数值，每调低一个参数值，重新计算在当前参数值下的灰度平均值，不断调低参数值，直到灰度平均值在设定饱和值的80％～90％之间时，记录此时的光斑强度值；
[0026]S14、对激光光斑进行结构化处理；
[0027]S141、使用图像处理器将激光光斑的图像转换为二值化图像，并将二值化图像分割为9/12/15/16/18/21/24个初始区域图像；
[0028]S142、对初始区域图像进行面积计算、质心计算并保存计算结果，得到初始区域图像面积、初始区域图像质心；
[0029]S15、通过激光功率控制器将激光器的输出功率提升为5％，重复步骤S13～S15,直至激光器的输出功率达到100％，获取到20组测量数据；
[0030]S16、通过对20组测量数据中的初始激光光斑强度进行拟合，得到初始亮度曲线；
[0031]S17、将初始亮度曲线、不同亮度的初始区域图像面积以及不同亮度的初始区域图像质心作为标定数据。
[0032]进一步的，所述步骤S2包括以下步骤：
[0033]S21、启动检测操作；
[0034]S22、按照步骤S12～S16进行操作，分别生成检测亮度曲线、不同亮度的检测区域图像。
[0035]进一步的，所述步骤S3包括以下步骤：
[0036]S31、计算检测光斑的强度序列LM；其计算公式为：
[0037][0038][0039]其中，m
b
为第b段激光线位于亮度中心半径5内的点的个数；I(k)为第k个像素的亮度,n为当前检测的激光强度等级；
[0040]S32、计算初始激光光斑强度与当前检测光斑强度的相关系数，记初始激光光斑强度序列为X,记当前检测光斑强度序列为Y，相关系数ρ(X，Y)的计算公式为：
[0041][0042]S33、亮度评价函数的计算公式为：
[0043][0044]其中，为初始激光光斑强度序列X的平均值，为当前检测光斑强度序列为Y的平均值,N为激光强度等级的个数；
[0045]S33、对检测区域图像的容忍权重进行计算，其计算公式为：
[0046]W(i)＝log
1/2
x(i),i＝1，...，B；
[0047]其中,B为子块的个数，x(i)＝[0，...1]中，0代表完全不能容忍有污染，1代表完全忍受有污染；
[0048]S34、计算每个检测区域图像的面积和质心，检测区域图像质心的计算公式为：
[0049][0050][0051]S35、进行加权求和，其计算公式为：
[0052][0053]S36、配准评价值的计算公式为：
[0054][0055]其中，n为当前激光强度等级，B为图像子块个数，H为容忍度不为0的子块数，S
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光传感器保护玻璃污染程度检测装置，其特征在于：所述激光传感器保护玻璃污染程度检测装置包括图像传感器、图像处理器、污染检测处理器、激光功率控制器，图像传感器设置在保护玻璃片上方，图像传感器的信号输出端与图像处理器的信号输入端相连接，图像处理器的信号输出端与污染检测处理器的信号输入端相连接，污染检测处理器的信号输出端与激光功率控制器的信号输入端相连接，激光功率控制器的信号输出端与激光器的信号输入端的相连接，激光器的发射端口设置在保护玻璃片上方。2.如权利要求1所述的激光传感器保护玻璃污染程度检测装置，其特征在于：所述图像传感器上设置有镜头，镜头呈倾斜状设置，镜头的信号输出端与图像传感器的信号输入端相连接。3.如权利要求2所述的激光传感器保护玻璃污染程度检测装置，其特征在于：所述镜头上设置有窄通保护片。4.一种如权利要求3所述的激光传感器保护玻璃污染程度检测装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、使用激光器对未污染的保护玻璃片进行照射操作，并通过图像传感器、图像处理器、污染检测处理器、激光功率控制器对反射得到的光斑进行出厂标定操作，得到标定数据；S2、令激光器对已污染的保护玻璃片进行照射操作，并通过图像传感器、图像处理器、污染检测处理器、激光功率控制器对反射得到的光斑进行检测，得到光斑检测结果；S3、通过污染检测处理器将光斑检测结果与标定数据进行比较并计算得到综合评价函数；S4、设定已污染保护玻璃片的污染评价阈值，将综合评价函数与污染评价阈值进行比较，得出已污染保护玻璃片的污染程度。5.如权利要求4所述的激光传感器保护玻璃污染程度检测装置的检测方法，其特征在于：所述步骤S1包括以下步骤：S11、准备一片未污染的保护玻璃片；S12、通过激光功率控制器将激光器的输出功率调节为5％；S13、对初始激光光斑强度进行测量；S131、将图像传感器的快门调节为最小间隔，采集得到若干个激光光斑图像；S132、将若干个激光光斑图像划分为十段，在每段内，根据一阶矩查找圆内所包含的能量与该段内总能量的比值为80.5％时的圆形，该圆形的圆心的计算公式为：S133、计算以为圆心，5为半径的像素灰度平均值，其计算公式为：其中，m
b
为第b段激光线位于灰度中心半径5内的点的个数；I(k)为第k个像素的灰度；
S134、当灰度平均值小于设定饱和值的80％时，调高模拟增益和/或电子快门的参数值，每调高一个参数值，重新计算在当前参数值下的灰度平均值，不断调高参数值，直到灰度平均值在设定饱和值的80％～90％之间时，记录此时的光斑强度值；当灰度平均值大于设定饱和值的90％时，调低模拟增益和/或电子快门的参数值，每调低一个参数值，重新计算在当前参数值下的灰度平均值，不断调低参数值，直到灰度平均值在设定饱和值的80％～90％之间时，记录此时的光斑强度值；S14、对激光光斑进行结构化处理；S141、使用图像处理器将激光光斑的图像转换为二值化图像，并将二值化图像分割为9/12/15/16/18/21/24个初始区域图像；S142、对初始区域图像进行面积计算、质心计算并保存计算结果，得到初始区域图像面积、初始区域图像质心；S15、通过激光功率控制器将激光器的输出功率提升为5％，重复步骤S13～S15,直至激光器的输出功率达...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝盼，张彦超，张永泉，
申请(专利权)人：苏州全视智能光电有限公司，
类型：发明
国别省市：