提供一种焊缝偏差量实时检测方法，包括以下步骤：实时获取焊缝的实时俯视图像；对俯视图像进行处理，获得优化图像；在优化图像中实时识别出焊缝两侧的待焊接第一部件和待焊接第二部件的坡口线条，并根据两坡口线条绘制出两坡口线条的中间线作为焊缝中心线；在优化图像中识别钨极焊枪的轮廓并提取钨极焊枪的两侧边界所在线，以两边界所在线的相交点位置为基准确定钨极焊枪中心；以钨极焊枪中心所在点位置做平行于焊缝中心线的辅助线并视作钨极焊枪行走线；计算焊缝中心线与钨极焊枪行走线的偏差量，并转化成偏移距离。上述焊缝偏差量实时检测方法能够实时的、快捷的、准确的获得焊缝偏差量。还提供一种焊缝偏差量检测系统和焊缝纠正方法。焊缝纠正方法。焊缝纠正方法。
【技术实现步骤摘要】
焊缝偏差量实时检测方法、系统和焊缝偏差纠正方法
[0001]本专利技术涉及图像识别领域，具体涉及焊缝图像识别领域。
技术介绍
[0002]目前工程建设的自动弧焊设备主要是轨道固定式预设焊缝轨迹模式，在自动弧焊设备焊接过程中，自动弧焊设备，也即焊枪可以在其工作空间内按照预设的焊缝轨迹行走。但上述技术有一定的局限性，即焊接环境因素变化时缺乏相应的应变能力。在实际自动弧焊设备焊接过程中，焊接条件的变化，如工件在制造、坡口加工、组对过程中的形状尺寸和位置偏差以及焊接过程中工件的受热和散热条件的变化而引起的变形，均会影响焊接质量。现有焊缝质量控制主要依靠焊工对焊接过程的焊缝成型及熔池形状的视觉主观判断来进行动态调整，施工环境、焊工状态等容易影响焊工判断，导致焊接缺陷产生。
技术实现思路
[0003]本专利技术的一个目的是提供一种焊缝偏差量检测方法，能够实时获知焊缝偏差量，为焊接过程提供重要指导。
[0004]焊缝由待焊接第一部件和待焊接第二部件相向而对形成，使用钨极焊枪实时熔化焊丝以填充所述焊缝，所述钨极焊枪中心和所述焊缝中心线形成焊缝偏差。焊缝偏差量实时检测方法包括以下步骤：实时获取焊缝的实时俯视图像；对所述俯视图像进行处理，获得优化图像；在所述优化图像中实时识别出焊缝两侧的所述待焊接第一部件和所述待焊接第二部件的坡口线条，并根据两所述坡口线条绘制出两所述坡口线条的中间线，作为焊缝中心线；在所述优化图像中识别钨极焊枪的轮廓，并提取钨极焊枪的两侧边界所在线，以两所述边界所在线的相交点位置为基准，确定钨极焊枪中心；以所述钨极焊枪中心所在点位置做平行于所述焊缝中心线的辅助线，将该辅助线视作钨极焊枪行走线；计算所述焊缝中心线与所述钨极焊枪行走线的偏差量，并转化成偏移距离。
[0005]在一个或多个实施例中，所述钨极焊枪倾斜置于所述焊缝内，包括焊枪喷嘴头和杆部，所述焊枪喷嘴头用于提供热源，所述杆部为直杆，所述钨极焊枪的两侧边界所在线为所述直杆在所述俯视图像中两侧的轮廓线。
[0006]在一个或多个实施例中，所述钨极焊枪倾斜置于所述焊缝内，括焊枪喷嘴头和杆部，所述焊枪喷嘴头用于提供热源，所述杆部为直杆，所述焊枪喷嘴头为弯头，与所述杆部中心间距第一尺寸，所述钨极焊枪的两侧边界所在线为所述直杆在所述俯视图像中两侧的轮廓线，通过两所述边界所在线的相交点位置和所述第一尺寸共同确定钨极焊枪中心。
[0007]在一个或多个实施例中，所述钨极焊枪倾斜置于所述焊缝内，括焊枪喷嘴头和杆部，所述焊枪喷嘴头用于提供热源，所述杆部为直杆，所述焊枪喷嘴头为弯头，与所述杆部中心间距第一尺寸，所述弯头与所述杆部中心的角度为第一角度，所述钨极焊枪的两侧边界所在线为所述直杆在所述俯视图像中两侧的轮廓线，通过所述第一尺寸、所述第一角度和两所述边界所在线的相交点位置共同确定钨极焊枪中心。
[0008]在一个或多个实施例中，在优化图像时包括如下步骤：在预处理阶段，将焊缝图像转化为灰度图像；将感兴趣区域(ROI)从所述灰度图像背景中分离；对坡口线条进行增强；在边缘检测阶段，识别焊缝边缘的轮廓线条；在检测直线并拟合阶段，将轮廓线条转化为精细线条，通过设置长度阈值筛选出所需线条，筛除无关短线条；通过拟合算法进行直线拟合，得到所述优化图像。
[0009]在一个或多个实施例中，在优化图像时使用如下方法：在边缘检测阶段，反复使用冲击滤波器增强图像特征，锐化原图，以识别坡口线条；使用Canny算子并用OTSU分割提取图像边缘区域；在检测直线并拟合阶段，将所述轮廓线条转化为亚像素模式以得到所述精细线条；通过最小二乘法拟合算子进行直线拟合。
[0010]在一个或多个实施例中，使用被动视觉传感器，在自然光照或者焊接强光条件下获取焊缝的实时俯视图像。
[0011]本专利技术的另一个目的是提供一种焊缝纠正方法，该方法能够依据实时焊缝偏差量，实现钨极焊枪中心与焊缝中心的实时自动纠偏，而保证焊缝质量。
[0012]为实现上述目的的焊缝偏差纠正方法包括以下步骤：使用上述焊缝偏差量实时检测方法获得焊缝偏差量；将所述焊缝偏差量数值输入PLC，通过PLC控制焊枪控制组件，进而调整焊枪位置，使该偏差量被消除。
[0013]本专利技术的再一个目的是提供一种焊缝偏差量检测系统，用于实时计算焊缝偏差量，具有焊缝识别及跟踪能力。
[0014]为实现上述目的的焊缝偏差量实时检测系统包括图像采集模块、偏差检测模块和控制模块。图像采集模块包括相机，用于实时获取被动视觉的焊缝图片；偏差检测模块包括图像处理模块和偏差计算模块，所述图像处理模块用于实时接收所述焊缝图像并对所述焊缝图像进行图像处理，获得处理图片，所述偏差计算模块用于在所述处理图片上采用算法计算偏差量；控制模块包括PLC和焊枪控制组件，所述PLC用于根据所述偏差量判断焊枪移动量，并能够向焊枪控制组件输入移动量信号，所述焊枪控制组件用于控制所述焊枪的移动。
[0015]在一个或多个实施例中，该系统还包括人机交互模块，所述人机交互模块包括交互屏幕，所述交互平面用于实时显示熔池焊缝图像及处理图像，所述人机交互模块还用于设定所述相机的拍摄参数、设定监控数据存储路径、查阅用于实现历史存储监控图像数据的调取、建立与下位机之间的通讯使得偏差量能准确传递至PLC。
[0016]上述焊缝偏差量检测方法通过钨极焊枪两侧线段端点坐标求得相交点位置，再根据数学知识计算出线段夹角平分线，连接交点便可得到钨极焊枪角平分线，获得焊枪平分线和坡口中分线的偏差后便能及时转化为实际偏差量，从而实时的、快捷的、准确的获得焊缝偏差量，指导焊接过程，实现自动弧焊高质量、高效率的焊接有效指引。
附图说明
[0017]本专利技术的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
[0018]图1是焊缝偏差量检测方法的流程图。
[0019]图2是焊缝偏差量检测系统的控制流程图。
[0020]图3是相机初始化过程的流程图。
[0021]图4是图像功能模块的功能流程图。
[0022]图5是图像处理算法的步骤流程图。
[0023]图6是焊缝图像的灰度图。
[0024]图7是图像的ROI选择图。
[0025]图8是使用冲击滤波器增强后的图像增强图。
[0026]图9是对图像进行边缘提取后的处理图。
[0027]图10是过滤线条后的处理图。
[0028]图11是进行直线拟合后的处理图。
[0029]图12是获得偏差量后的处理图。
[0030]图13是交互屏幕上显示的偏差量实时曲线图。
[0031]图14是焊枪、焊缝的几何位置示意图。
[0032]图15是图14的俯视图。
[0033]图16是弯嘴喷头与焊缝的位置示意图。
[0034]图17是弯嘴喷头与焊缝的几何位置简化图。
[0035]图18是弯嘴喷头与杆部距离的几何简化图。
[0036]图19是弯嘴喷头的角本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种焊缝偏差量实时检测方法，所述焊缝由待焊接第一部件和待焊接第二部件相向而对形成，使用钨极焊枪实时熔化焊丝以填充所述焊缝，所述钨极焊枪中心和所述焊缝中心线形成焊缝偏差，其特征在于，该方法包括以下步骤：实时获取焊缝的俯视图像；对所述俯视图像进行处理，获得优化图像；在所述优化图像中实时识别出焊缝两侧的所述待焊接第一部件和所述待焊接第二部件的坡口线条，并根据两所述坡口线条绘制出两所述坡口线条的中间线，作为焊缝中心线；在所述优化图像中识别钨极焊枪的轮廓，并提取钨极焊枪的两侧边界所在线，以两所述边界所在线的相交点位置为基准，确定钨极焊枪中心；以所述钨极焊枪中心所在点位置做平行于所述焊缝中心线的辅助线，将该辅助线视作钨极焊枪行走线；计算所述焊缝中心线与所述钨极焊枪行走线的偏差量，并转化成偏移距离。2.如权利要求1所述的焊缝偏差量实时检测方法，其特征在于，所述钨极焊枪倾斜置于所述焊缝内，包括焊枪喷嘴头和杆部，所述焊枪喷嘴头用于提供热源，所述杆部为直杆，所述钨极焊枪的两侧边界所在线为所述直杆在所述俯视图像中两侧的轮廓线。3.如权利要求2所述的焊缝偏差量实时检测方法，其特征在于，所述钨极焊枪倾斜置于所述焊缝内，括焊枪喷嘴头和杆部，所述焊枪喷嘴头用于提供热源，所述杆部为直杆，所述焊枪喷嘴头为弯头，与所述杆部中心间距第一尺寸，所述钨极焊枪的两侧边界所在线为所述直杆在所述俯视图像中两侧的轮廓线，通过两所述边界所在线的相交点位置和所述第一尺寸共同确定钨极焊枪中心。4.如权利要求2所述的焊缝偏差量实时检测方法，其特征在于，所述钨极焊枪倾斜置于所述焊缝内，括焊枪喷嘴头和杆部，所述焊枪喷嘴头用于提供热源，所述杆部为直杆，所述焊枪喷嘴头为弯头，与所述杆部中心间距第一尺寸，所述弯头与所述杆部中心的角度为第一角度，所述钨极焊枪的两侧边界所在线为所述直杆在所述俯视图像中两侧的轮廓线，通过所述第一尺寸、所述第一角度和两所述边界所在线的相交点位置共同确定钨极焊枪中心。5.如权利要求1所述的焊缝偏差量实时检测方法，其特征在于，在优化图像时包括如下步骤：在预处理阶段，将焊...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁超，刘卫华，张钊，陈月峰，朱平，王树昂，陈金强，徐浩然，王婧，
申请(专利权)人：中国核工业第五建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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