CN103063167B

CN103063167B - 一种自动判断激光清洗效果的方法

Info

Publication number: CN103063167B
Application number: CN201210582928.6A
Authority: CN
Inventors: 佟艳群; 张永康; 沈全; 吕凯楠; 张罗; 王浩
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: CN103063167A

Abstract

本发明公开一种自动判断激光清洗效果的方法，该方法通过判断除锈后金属表面彩色图像与未锈蚀的金属表面的彩色图像的RGB均值进行比较，判断清洗效果，并进一步通过除锈后的金属表面的灰度图与未锈蚀的金属表面的灰度图的均值进行比较判断清洗效率，该方法实现了激光清洗效果的自动判断。

Description

一种自动判断激光清洗效果的方法

技术领域

本发明属于激光清洗领域，尤其涉及一种自动判断激光清洗效果方法。

技术背景

在激光清洗过程中，由于样品腐蚀程度不同，可能会有腐蚀坑，因此单次清洗存在不相同效果，样品表面有的地方清洗干净，有的地方还有腐蚀层。清洗效果可用清洗效率来判断，清洗效率的定义为已清洗干净的面积除以总的清洗面积。目前判断激光清洗效果主要采用目视法来估读。但激光清洗的一大优点是自动化程度高，便于与后续工序进行衔接，因此有必要研究一种自动判断清洗效果的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用图像发明进行激光清洗效果判断的方法，该方法将对激光清洗面积的计算转换为图像像素个数的统计，利用腐蚀层和材料表面在白光照射下所成图像的均值和亮度范围不同实现自动判断。

本发明的技术方案是：一种自动判断激光清洗效果的方法，包括以下步骤：

1）用白光光源照射未锈蚀金属材料表面，获取所述未锈蚀金属材料表面的基本彩色图像，计算基本彩色图像的RGB均值；将所述基本彩色图像转换为基本灰度图像，计算所述基本灰度图像的灰度阈值；

2）用白光光源照射清洗后的样品表面，获取样品表面的彩色图像，对所获取的彩色图像进行预处理，计算所述彩色图像的RGB均值；

3）比较步骤2所述的彩色图像的RGB均值与步骤1）所述的基本彩色图像的RGB均值,当时判断为总体清洗干净。

4）将步骤2）所述彩色图像转换为灰度图像，将灰度图像每个像素的灰度与灰度阈值比较，当时判断为该像素清洗干净。

5）计算所述步骤4）中所述清洗干净的像素数n与灰度图像的总像素数N的比值为清洗效率。

所述步骤1）中的灰度阈值为所述基本灰度图像的平均灰度值。

本发明的有益效果：利用白光照射下不同物质的反射光图像颜色和亮度信息具有不同特点，将对面积的计算转换为像素计算，完成自动判断清洗效果的目的，有助于激光清洗设备的自动化，也便于和其他设备整合，节省人力和时间，且计算方法简单，计算速度快、正确率高。

附图说明

图1方法流程图；

图2装置示意图；

图350W激光清洗表面图；

1激光器；2光学系统；3控制器；4清洗激光；5清洗区域；6清洗材料；7计算机；8彩色面阵CCD；9白光光源。

具体实施方式

自动判断激光清洗效果的方法主要利用材料不同，在白光光源照射下，反射光的颜色和照度信息不同进行检测的方法，采用三基色均值处理判断清洗是否失败，采用将面积计算转换为灰度图像像素统计判断清洗效率。

如图2是一种自动判断激光清洗效果的装置，包括激光器1、光学系统2、控制器3、计算机7、彩色面阵CCD8和白光光源9，所述激光器1和光学系统2由控制器3控制，光学系统2将激光器1输出激光4准直会聚到被清洗材料6表面的清洗区域5。白光光源9照射同一清洗区域5，反射光由彩色面阵CCD8接收，计算机7计算其清洗效果。

如图1是一种自动判断激光清洗效果的方法流程图。在进行自动判断前，需要先获取未锈蚀金属材料表面图像的三基色均值和灰度图像阈值。由于清洗干净的金属材料表面呈现的是金属本色，且亮度均匀，因此采用白光光源照射金属材料干净表面，彩色面阵CCD拍摄表面图像，进行RGB（红绿蓝）三基色分析，计算图像RGB均值阈值，此阈值接近于金属颜色的RGB值。再将彩色图像进行转换为灰度图像，将所有像素的灰度值加和，再除以像素数，即得，此阈值也接近为一恒值。

清洗完成后利用白光光源照射清洗后的样品区域，彩色面阵CCD拍摄清洗后的表面图像，采用对比度增强的方法预处理采集的图像。同样进行RGB（红绿蓝）三基色分析，计算图像RGB均值。第一种情况，当金属材料覆盖腐蚀层时，此时RGB均值接近于腐蚀层颜色的RGB值，由于表面粗糙，光线大部分被散射，呈现阴影区域，此时RGB均值有可能接近于；第二种情况，当材料被清洗干净后，呈现的是金属自身的光泽，且由于反射率大大提高，亮度也比清洗前提高很多，因此这时候的RGB均值接近或稍大于金属颜色的RGB值；第三种情况，当清洗过度时，表面材料发生质变，材料呈现的也不再是金属本身颜色，应为其生成物的颜色，这时候的RGB均值接近于生成物颜色的RGB值，也就是说，可通过颜色信息判断是否清洗干净。所以将RGB均值与均值阈值比较，当时，说明清洗干净，否则表示清洗失败。将清洗干净的彩色图像转换为灰度图像，像素总素为N，用n表示清洗干净的像素个数。将灰度图像的每一像素逐个与灰度阈值比较，当，说明清洗干净，n值加1，最终清洗效率。当清洗效率达到某一数值时，符合清洗要求。

实施例

首先用白光光源照射干净的船用钢铁表面，获取表面图像，调节图像的对比度为100%，求得图像RGB三基色均值阈值[248,245,249]和灰度阈值232。

采用1064nm的100W光纤脉冲激光器，脉冲重复频率为100kHz，重叠率为50%，准直聚焦光学系统直接采用扫描振镜和254nm的聚焦透镜，用10W，50W，100W的激光能量分别清洗船用钢铁表面，目视结果为10W的激光作用未清洗干净，50W的激光基本清洗干净，100W的激光已过度清洗，图3为50W激光清洗材料的表面图。分别采集图像后，首先调节图像的对比度为100%，存储图像信息，分别求得图像RGB三基色均值，计算得有锈迹的图像均值为[123,45,20],说明锈迹颜色为红色；10W的激光作用图像为[38,35,30]，说明图像接近黑色，未清洗干净；50W的激光作用图像为[207,214,204]，说明图像接近白色，基本清洗干净；100W的激光作用图像为[103,113,91]，说明图像接近黄色，已过度清洗。与均值阈值[248,245,249]比较大于范围比较，只有50W的激光作用图像符合要求，直接转换为灰度图像，亮度阈值为232，逐一比较，清洗干净数为45527，总像素为61740，因此清洗效率为72.74%。

Claims

1.一种自动判断激光清洗效果的方法，白光光源(9)照射同一清洗区域(5)，反射光由彩色面阵CCD(8)接收，计算机(7)计算清洗效果，其特征在于，包括以下步骤：

1)用白光光源照射未锈蚀金属材料表面，获取所述未锈蚀金属材料表面的基本彩色图像，计算基本彩色图像的RGB均值

[\begin{matrix} R_{0} \\ G_{0} \\ B_{0} \end{matrix}];

将所述基本彩色图像转换为基本灰度图像，计算所述基本灰度图像的灰度阈值H₀；

2)用白光光源照射清洗后的样品表面，获取样品表面的彩色图像，对所获取的彩色图像进行预处理，计算所述彩色图像的RGB均值

[\begin{matrix} R_{1} \\ G_{1} \\ B_{1} \end{matrix}];

3)将步骤2)所述彩色图像转换为灰度图像，将灰度图像每个像素的灰度H_i与灰度阈值H₀比较，判断清洗干净；

4)计算所述步骤3)中所述清洗干净的像素数n与灰度图像的总像素数N的比值为清洗效率

2.根据权利要求1所述的一种自动判断激光清洗效果的方法，其特征在于，所述步骤1)中的灰度阈值H₀为所述基本灰度图像的平均灰度值。