CN107511576A - 一种定位焊接点的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种定位焊接点的方法及系统，其中所述方法包括：S1，根据待定位工件的第一灰度图像确定所述待定位工件的孔位位置；S2，根据所述孔位位置获取所述孔位图像，并将所述孔位图像生成第二灰度图像；S3，根据所述第一灰度图像和所述第二灰度图像，利用灰度模型得到所述孔位的中心点坐标。本发明能够准确和快速的获取到孔位的中心点坐标，进而达到满足整条生产线的速度和精确度要求，为下一步的点焊工艺找准了确切位置。

Description

一种定位焊接点的方法及系统

技术领域

本发明涉及图像识别技术领域，更具体地，涉及一种定位焊接点的方法及系统。

背景技术

点焊工艺是一种形成永久结合的金属连接。在焊接时焊件通过焊接电流局部发热，并在焊件的接触加热处施加压力，形成一个焊点。点焊是一种高速、经济的连接方法，它适用于制造可以采用搭接、接头不需要气密、厚度小于5mm的冲压轧制的薄板类构件。点焊工艺目前被广泛地应用于各个工业部门，不仅能够焊接低碳钢和低合金钢，也可以焊接高碳钢、高锰钢及不锈钢、铝合金、钛合金等材料组成的零部件。

目前，点焊主要采用手工操作的方式，手工操作时，凭眼睛看找到盖板上的焊接点孔位，然后用电铬铁熔化焊锡丝将孔位补上。但是该方法在实际应用时，存在较大的误差，从而导致点焊质量较差。为了提高生产效率、减少操作工人的数量、以及提高产品的安全可靠性和质量，自动化生产线是发展的必然之路。其中自动化生产线中最重要的一个工艺就是点焊，点焊的质量直接决定产品的质量。而点焊工艺中，最关键的步骤就是准确无误的找到需要点焊的孔位的具体位置。

发明内容

针对上述的技术问题，本发明提供一种定位焊接点的方法及系统。

第一方面，本发明提供一种定位焊接点的方法，包括：S1，根据待定位工件的第一灰度图像确定所述待定位工件的孔位位置；S2，根据所述孔位位置获取所述孔位图像，并将所述孔位图像生成第二灰度图像；S3，根据所述第一灰度图像和所述第二灰度图像，利用灰度模型得到所述孔位的中心点坐标。

权重，所述灰度模型的建立步骤包括：获取至少一个工件的灰度图像，以及与所述工件对应的标准孔位灰度图像，并在所述灰度图像与所述标准孔位灰度图像之间建立关联关系；根据所述灰度图像、所述标准孔位灰度图像、以及所述灰度图像与所述标准孔位灰度图像的关联关系，对神经网络进行训练得到所述灰度模型。

其中，所述S3包括：S31，将所述第一灰度图像和所述第二灰度图像均输入所述灰度模型；S32，根据所述第一灰度图像获取与所述第一灰度图像对应的标准孔位灰度图像；S33，将所述第二灰度图像与所述标准孔位灰度图像进行比对，得到所述孔位的中心点坐标。

其中，所述S1包括：S11，获取所述待定位工件的三维或二维图像，并根据所述待定位工件的三维或二维图像生成二维的第一灰度图像；S12，根据所述第一灰度图像的灰度值分布，确定所述待定位工件的孔位位置，并存储所述孔位位置。

其中，所述S1还包括：若根据所述第一灰度图像确定所述孔位位置的时间超过预设时间，则发出报警信号；根据所述报警信号对所述待定位工件进行检查和调整，并重复步骤S1。

其中，所述S2包括：S21，控制器获取存储的孔位位置，并根据所述孔位位置控制摄像头移动、旋转和调焦，以使所述摄像头清晰的拍摄到所述孔位的三维或二维图像；S22，将所述孔位的三维或二维图像生成二维的第二灰度图像，并存储所述第二灰度图像。

其中，所述S33包括：将所述第二灰度图像与所述标准孔位灰度图像进行比对，得到所述第二灰度图像的中心点与所述标准孔位灰度图像的中心点的偏差值；根据所述偏差值与已存储的所述标准孔位灰度图像的中心点坐标，得到所述孔位的中心点坐标。

第二方面，本发明提供一种定位焊接点的系统，包括：

孔位确定模块，用于根据待定位工件的第一灰度图像确定所述待定位工件的孔位位置；

图像生成模块，用于根据所述孔位位置获取所述孔位图像，并将所述孔位图像生成第二灰度图像；

定位模块，用于根据所述第一灰度图像和所述第二灰度图像，利用灰度模型得到所述孔位的中心点坐标。

其中，所述定位焊接点的系统还包括：摄像头、控制器和报警器；

所述摄像头用于拍摄所述待定位工件图像和所述待定位工件的孔位图像；

所述控制器包括可编程逻辑控制器或控制卡；用于根据所述孔位位置控制所述摄像头移动、旋转和调焦，以使所述摄像头获取所述孔位图像；

所述报警器用于若根据所述第一灰度图像确定所述孔位位置的时间超过预设时间，发出报警信号。

其中，所述定位焊接点的系统还包括：显示屏，所述显示屏用于显示第一灰度图像、第二灰度图像、标准孔位灰度图像以及所述孔位的中心点坐标。

本发明提供的一种定位焊接点的方法及系统，通过根据待定位工件图像生成的第一灰度图像确定待定位工件的孔位位置，以及将该孔位位置的孔位图像生成第二灰度图像，并根据该第一灰度图像和第二灰度图像，利用灰度模型得到所述孔位的中心点坐标，使得得到的孔位中心点坐标更准确，且获取孔位的中心点坐标的速度更快，能满足整条生产线的速度和精确度要求，为下一步的点焊工艺找准了确切位置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的定位焊接点的方法流程图；

图2为本发明另一实施例提供的定位焊接点的方法流程图；

图3为本发明实施例提供的定位焊接点的系统结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的定位焊接点的方法流程图，如图1所示，该方法包括：S1，根据待定位工件的第一灰度图像确定所述待定位工件的孔位位置；S2，根据所述孔位位置获取所述孔位图像，并将所述孔位图像生成第二灰度图像；S3，根据所述第一灰度图像和所述第二灰度图像，利用灰度模型得到所述孔位的中心点坐标。

其中，灰度图像是每个像素只有一个采样颜色的图像。这类图像通常显示为从最暗黑色到最亮的白色的灰度，尽管理论上这个采样可以任何颜色的不同深浅，甚至可以是不同亮度上的不同颜色。灰度图像与黑白图像不同，在计算机图像领域中黑白图像只有黑白两种颜色，灰度图像在黑色与白色之间还有许多级的颜色深度。

其中，待定位工件为需要定位孔位的中心点坐标的工件，即需要对孔位进行点焊的工件。

其中，灰度模型为根据工件图像的灰度图像，以及工件对应的孔位的标准孔位灰度图像进行训练后获得的模型。

具体地，在对工件的焊接点进行定位时，首先固定待定位工件，然后通过获取待定位工件图像，再将得到的待定位工件图像生成为第一灰度图像，通过工业控制计算机做高速运算，根据该第一灰度图像来确定该待定位工件的孔位位置。根据该孔位位置对摄像头进行调整，以使摄像头能够拍摄到孔位图像，并将拍摄到的孔位图像生成第二灰度图像。然后将得到的第一灰度图像和第二灰度图像，输入灰度模型进而得到待定位工件的孔位的中心点坐标。并将该孔位的中心点坐标发送至点焊机，即可进行下一步的点焊工艺。

在本发明实施例中，通过根据第一灰度图像和第二灰度图像，以及利用灰度模型得到孔位的中心点坐标，使得得到的孔位中心点坐标更准确，且获取孔位的中心点坐标的速度更快，能满足整条生产线的速度和精确度要求，为下一步的点焊工艺找准了确切位置。

在上述实施例的基础上，所述灰度模型的建立步骤包括：获取至少一个工件的灰度图像，以及与所述工件对应的标准孔位灰度图像，并在所述灰度图像与所述标准孔位灰度图像之间建立关联关系；根据所述灰度图像、所述标准孔位灰度图像、以及所述灰度图像与所述标准孔位灰度图像的关联关系，对神经网络进行训练得到所述灰度模型。

其中，关联关系是一种结构化的关系，指一种对象和另一种对象有联系。给定关联的2个类，可以从其中的一个类的对象访问到另一个类的相关对象。在UML图中，关联关系用一条实线来表示。

其中，神经网络(Neural Networks，NNs)也称为人工神经网络(ArtificialNeural Networks，ANNs)，或连接模型(Connection Model)，它是一种模仿动物神经网络行为特征，进行分布式并行信息处理的算法数学模型。这种网络依靠系统的复杂程度，通过调整内部大量节点之间相互连接的关系，从而达到处理信息的目的。

具体地，在对工件的焊接点进行定位时，需要先训练好灰度模型，即，首先对至少一个工件进行拍摄，例如，对5类工件且对每一类工件中的10个工件进行拍摄，得到50个工件图像，并将该50个工件图像生成为50个灰度图像。然后对该5类工件且每一类工件中的10个工件的孔位进行拍摄，得到50个标准孔位图像，并将该50个标准孔位图像生成50个标准孔位灰度图像。再在50个灰度图像与50个标准孔位灰度图像之间建立关联关系，即将每个工件的灰度图像与该工件对应的标准孔位灰度图像进行关联。最后，根据50个灰度图像、50个标准孔位灰度图像和50个灰度图像与50个标准孔位灰度图像的关联关系，对神经网络进行训练进而得到所需的灰度模型。

然后将待定位工件的第一灰度图像和第二灰度图像，输入训练好的灰度模型即可得到待定位工件的孔位的中心点坐标。

在本发明实施例中，基于至少一个工件的灰度图像，与该工件对应的标准孔位灰度图像，以及灰度图像与标准孔位灰度图像的关联关系对神经网络进行训练，得到的灰度模型，能够准确和快速的识别出待定位工件的孔位，进而准确的得到孔位的中心点坐标。

在上述各实施例的基础上，结合图2，所述S3包括：S31，将所述第一灰度图像和所述第二灰度图像均输入所述灰度模型；S32，根据所述第一灰度图像获取与所述第一灰度图像对应的标准孔位灰度图像；S33，将所述第二灰度图像与所述标准孔位灰度图像进行比对，得到所述孔位的中心点坐标。

具体地，在得到了待定位工件的第一灰度图像和第二灰度图像后，由于在对神经网络进行训练得到灰度模型时，利用了工件的灰度图像、标准孔位灰度图像、以及灰度图像与标准孔位灰度图像的关联关系，因此，在将待定位工件的第一灰度图像输入灰度模型后，即可根据第一灰度图像的灰度分布情况，匹配到与该第一灰度图像相应的灰度图像，然后根据灰度图像与标准孔位灰度图像的关联关系，得到与该第一灰度图像对应的标准孔位灰度图像。然后将输入灰度模型的第二灰度图像与标准孔位灰度图像进行比对，即可得到待定位工件的孔位的中心点坐标。并将该孔位的中心点坐标发送至点焊机，即可进行下一步的点焊工艺。

在本发明实施例中，通过将第一灰度图像和第二灰度图像均输入灰度模型，并将第二灰度图像与获取到的标准孔位灰度图像进行比对，进而能够准确和快速的得到待定位工件的孔位的中心点坐标。

在上述实施例的基础上，结合图2，所述S1包括：S11，获得所述待定位工件的三维或二维图像，并根据所述待定位工件的三维或二维图像生成二维的第一灰度图像；S12，根据所述第一灰度图像的灰度值分布，确定所述待定位工件的孔位位置，并存储所述孔位位置。

具体地，在对待定位工件的焊接点进行定位时，首先通过摄像头对待定位工件进行拍摄，例如，利用工业高清摄像头进行拍摄，则可以得到清晰的该待定位工件的三维或二维图像，然后利用相应的软件将该三维或二维图像生成第一灰度图像，例如，利用PHOTOSHOP软件、MATLAB软件等。然后根据第一灰度图像的有孔位置及无孔位置的灰度值分布和变化不同，即可确定该待定位工件的孔位位置，并将确定的孔位位置存储至计算机，以便后期使用。

在本发明实施例的基础上，通过根据第一灰度图像确定孔位位置，为后续孔位图像的获取提供基础，进而达到精确得到孔位的中心点坐标的目的。

在上述各实施例的基础上，所述S1还包括：若根据所述第一灰度图像确定所述孔位位置的时间超过预设时间，则发出报警信号；根据所述报警信号对所述待定位工件进行检查和调整，并重复步骤S1。

具体地，在根据第一灰度图像的有孔位置及无孔位置的灰度值分布和变化不同确定孔位位置时，若确定孔位位置的时间超过预设时间，例如，预设时间为1分钟或1.5分钟。若长时间没有找到孔位位置，说明待定位工件在放置时没有放置在正确的位置上；或者该待定位工件为无孔工件，则需要更换，此时会发出报警信号。工作人员可以根据该报警信号进行相应的检查和调整，之后便会重复进行步骤S1，然后再进行后面的步骤。

在本发明实施例中，通过在确定孔位位置的时间超过预设时间时，发出报警信号，方便工作人员根据该报警信号对工件进行相应的调整，也提高了工艺的智能化水平。

在上述各实施例的基础上，所述S2包括：S21，控制器获取存储的孔位位置，并根据所述孔位位置控制摄像头移动、旋转和调焦，以使所述摄像头清晰的拍摄到所述孔位的三维或二维图像；S22，将所述孔位的三维或二维图像生成二维的第二灰度图像，并存储所述第二灰度图像。

具体地，在将确定的孔位位置存储至计算机后，控制器会获取到该孔位位置，并根据该孔位位置控制摄像头移动、旋转和调焦，例如，控制器获取到的孔位位置低于摄像头的水平位置时，控制器会控制摄像头向下移动或旋转，以使摄像头能够清晰的拍摄到孔位的三维或二维图像。然后利用相应的软件将该孔位的三维或二维图像生成第二灰度图像，并将该第二灰度图像存储至计算机备用。然后将第一灰度图像和第二灰度图像均输入灰度模型，即可得到该待定位工件的孔位的中心点坐标。

在上述各实施例的基础上，所述S33包括：将所述第二灰度图像与所述标准孔位灰度图像进行比对，得到所述第二灰度图像的中心点与所述标准孔位灰度图像的中心点的偏差值；根据所述偏差值与已存储的所述标准孔位灰度图像的中心点坐标，得到所述孔位的中心点坐标。

具体地，在将第一灰度图像和第二灰度图像均输入灰度模型，并根据该第一灰度图像获取到与该第一灰度图像对应的标准孔位灰度图像后，将该第二灰度图像与该标准孔位灰度图像进行比对，进而可以得到该第二灰度图像的中心点与该标准孔位灰度图像的中心点的偏差值，例如，偏差值为(a，b，c)。再利用该偏差值(a，b，c)和已经存储的标准孔位灰度图像的中心点坐标(A，B，C)，即可得到孔位的中心点坐标(x，y，z)，并将该孔位的中心点坐标发送至点焊机，即可进行点焊工艺。若超过一定时间未能找到孔位的中心点坐标，则发出报警信号，工作人员可以根据该报警信号进行排查，若是工件没有设置在正确的位置，则对工件的位置进行调整；若工件本身没有孔位，则需要对该工件进行更换。

在本发明实施例中，通过将待定位工件的孔位的第二灰度图像与标准孔位灰度图像进行比对，并根据对比的偏差值与已存储的标准孔位灰度图像的中心点坐标能够准确和快速的得到孔位的中心点坐标，进而满足生产线的速度和精确度要求。

图3为本发明实施例提供的定位焊接点的系统结构框图，如图3所示，该系统包括：孔位确定模块301、图像生成模块302以及定位模型303；孔位确定模块301用于根据待定位工件的第一灰度图像确定所述待定位工件的孔位位置；图像生成模块302用于根据所述孔位位置获取所述孔位图像，并将所述孔位图像生成第二灰度图像；定位模块303用于根据所述第一灰度图像和所述第二灰度图像，利用灰度模型得到所述孔位的中心点坐标。

具体地，在对工件的焊接点进行定位时，首先将系统进行初始化并开始运行，固定待定位工件，然后获取待定位的第一灰度图像，孔位确定模块301根据该第一灰度图像来确定该待定位工件的孔位位置。根据该孔位位置获取到孔位图像，然后图像生成模块302将该孔位图像生成第二灰度图像。定位模块303将得到的第一灰度图像和第二灰度图像，输入灰度模型进而得到待定位工件的孔位的中心点坐标。并将该孔位的中心点坐标发送至点焊机进行下一步的点焊工艺。

在本发明实施例中，通过根据第一灰度图像和第二灰度图像，以及利用灰度模型得到孔位的中心点坐标，使得得到的孔位中心点坐标更准确，且获取孔位的中心点坐标的速度更快，能满足整条生产线的速度和精确度要求，为下一步的点焊工艺找准了确切位置。

在上述实施例的基础上，所述定位焊接点的系统还包括：摄像头、控制器和报警器；所述摄像头用于拍摄所述待定位工件图像和所述待定位工件的孔位图像；所述控制器包括可编程逻辑控制器或控制卡；用于根据所述孔位位置控制所述摄像头移动、旋转和调焦，以使所述摄像头获取所述孔位图像；报警器用于若根据所述第一灰度图像确定所述孔位位置的时间超过预设时间，发出报警信号。所述定位焊接点的系统还包括：显示屏，所述显示屏用于显示第一灰度图像、第二灰度图像、标准孔位灰度图像以及所述孔位的中心点坐标。

具体地，在对待定位工件的焊接点进行定位时，可用摄像头对该待定位工件进行拍摄得到工件图像，然后将该工件图像生成第一灰度图像，并将该第一灰度图像存储至计算机且显示在显示屏上。然后孔位确定模块301根据该第一灰度图像确定孔位位置，并将该孔位位置存储至计算机。若未能在预设时间内根据该第一灰度图像确定出孔位位置，则报警器发出报警信号，工作人员根据该报警信号对工件进行调整或更换等。

之后控制器获取到该孔位位置，例如，控制器为PLC或控制卡，并根据该孔位位置控制摄像头移动、旋转和调焦，以使摄像头能够清楚、准确的拍摄到孔位图像。图像生成模块302将孔位图像生成为第二灰度图像，并将该第二灰度图像存储至计算机中，并在显示屏中进行显示。然后定位模块303将存储至计算机中的第一灰度图像和第二灰度图像均输入灰度模型，依据第一灰度图像即可得到与之对应的标准孔位灰度图像，并将该标准孔位灰度图像在显示屏上进行显示。然后定位模块303将第二灰度图像与标准孔位灰度图像进行比对，则得到孔位的中心点坐标，并显示在显示屏中，同时将该孔位的中心点坐标发送至点焊机，进行下一步的点焊工艺。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种定位焊接点的方法，其特征在于，包括：

S1，根据待定位工件的第一灰度图像确定所述待定位工件的孔位位置；

S2，根据所述孔位位置获取所述孔位图像，并将所述孔位图像生成第二灰度图像；

S3，根据所述第一灰度图像和所述第二灰度图像，利用灰度模型得到所述孔位的中心点坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述灰度模型的建立步骤包括：

获取至少一个工件的灰度图像，以及与所述工件对应的标准孔位灰度图像，并在所述灰度图像与所述标准孔位灰度图像之间建立关联关系；

根据所述灰度图像、所述标准孔位灰度图像、以及所述灰度图像与所述标准孔位灰度图像的关联关系，对神经网络进行训练得到所述灰度模型。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S3包括：

S31，将所述第一灰度图像和所述第二灰度图像均输入所述灰度模型；

S32，根据所述第一灰度图像获取与所述第一灰度图像对应的标准孔位灰度图像；

S33，将所述第二灰度图像与所述标准孔位灰度图像进行比对，得到所述孔位的中心点坐标。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1包括：

S11，获取所述待定位工件的三维或二维图像，并根据所述待定位工件的三维或二维图像生成二维的第一灰度图像；

S12，根据所述第一灰度图像的灰度值分布，确定所述待定位工件的孔位位置，并存储所述孔位位置。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1还包括：

若根据所述第一灰度图像确定所述孔位位置的时间超过预设时间，则发出报警信号；

根据所述报警信号对所述待定位工件进行检查和调整，并重复步骤S1。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S2包括：

S21，控制器获取存储的孔位位置，并根据所述孔位位置控制摄像头移动、旋转和调焦，以使所述摄像头清晰的拍摄到所述孔位的三维或二维图像；

S22，将所述孔位的三维或二维图像生成二维的第二灰度图像，并存储所述第二灰度图像。

7.根据权利要求3-6任一所述的方法，其特征在于，所述S33包括：

将所述第二灰度图像与所述标准孔位灰度图像进行比对，得到所述第二灰度图像的中心点与所述标准孔位灰度图像的中心点的偏差值；

根据所述偏差值与已存储的所述标准孔位灰度图像的中心点坐标，得到所述孔位的中心点坐标。

8.一种定位焊接点的系统，其特征在于，包括：

孔位确定模块，用于根据待定位工件的第一灰度图像确定所述待定位工件的孔位位置；

图像生成模块，用于根据所述孔位位置获取所述孔位图像，并将所述孔位图像生成第二灰度图像；

定位模块，用于根据所述第一灰度图像和所述第二灰度图像，利用灰度模型得到所述孔位的中心点坐标。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括：摄像头、控制器和报警器；

所述摄像头用于拍摄所述待定位工件图像和所述待定位工件的孔位图像；

所述控制器包括可编程逻辑控制器或控制卡；用于根据所述孔位位置控制所述摄像头移动、旋转和调焦，以使所述摄像头获取所述孔位图像；

所述报警器用于若根据所述第一灰度图像确定所述孔位位置的时间超过预设时间，发出报警信号。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：显示屏，所述显示屏用于显示第一灰度图像、第二灰度图像、标准孔位灰度图像以及所述孔位的中心点坐标。