CN110773842B - 一种焊接定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于机器视觉定位技术领域，提供了一种焊接定位方法及装置，该方法包括：获取包含部分焊缝在内的第二图像；对第二图像进行预处理得到第三图像，采用递增式自适应方法选取分割阈值，利用所述分割阈值分割所述第三图像，获取第一目标区域；自下而上扫描所述第一目标区域，获得所述长条焊接件的边缘特征点，拟合所述长条焊接件的边缘特征点得到所述长条焊接件的焊接边缘直线；将所述长条焊接件的焊接边缘直线与CCD成像设备确定的所述短条焊接件两侧的两条边缘直线分别求交点，两个所述交点分别为所述起弧和所述收弧的位置点。本发明与现有技术相比能够更好的适应各种来料不一致的情况，避免手动设置分割阈值不合适而造成检测偏位。

Description

一种焊接定位方法及装置

技术领域

本发明属于机器视觉定位技术领域，尤其涉及一种焊接定位方法及装置。

背景技术

焊接过程中，一般需要定位焊缝的起收弧位置，才能实现准确的焊接。而CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)成像定位是在焊接定位领域中比较常用的一种方法。

在工业领域中，适应复杂的环境变化是最关键的技术要求，而如何解决客户现场来料的不一致性就是其中一个很重要的技术难点，这就要求CCD检测具有高柔性，自适应的特点。一般来说，在机器视觉领域内，来料的表面不一致是可以通过光源背光照射来改善的，但是基于焊接的特点，一般不允许这样的机械结构。

加工过程中，焊接件会受到一些油渍和焊渣的污染，同时在搬运过程中，也会造成磨损，但是这些料的受污染程度和磨损程度是不同的，这种不一致性造成焊缝宽度在成像过程中的特征很模糊，边缘灰度值变化差异大，这就给焊缝的起收弧位置的定位带来了很多不便的麻烦。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种焊接定位方法及装置，旨在解决现有技术中焊接件受污染程度和磨损程度是不同导致焊缝的起收弧位置难以定位的问题。

本发明实施例第一方面提供了一种焊接定位方法，用于定位长条焊接件和短条焊接件焊接过程中焊缝的起弧和收弧位置，所述方法包括：

获取包含部分所述焊缝在内的第二图像；

对所述第二图像进行预处理得到第三图像，采用递增式自适应方法选取分割阈值，利用所述分割阈值分割所述第三图像，获取第一目标区域；

自下而上扫描所述第一目标区域，获得所述长条焊接件的边缘特征点，拟合所述长条焊接件的边缘特征点得到所述长条焊接件的焊接边缘直线；

将所述长条焊接件的焊接边缘直线与CCD成像设备确定的所述短条焊接件两侧的两条边缘直线分别求交点，两个所述交点分别为所述起弧和所述收弧的位置点。

进一步地，所述对所述第二图像进行预处理具体为：

对所述第二图像进行图像灰度化，并进行锐化处理。

进一步地，所述采用递增式自适应方法选取分割阈值具体为：

采用预置的初始分割阈值对所述第三图像进行分割，筛选出预置大小面积的第二目标区域，将所述第二目标区域面积相加并与预置的焊缝面积参数比较，若小于所述焊缝面积参数，则将所述初始分割阈值加上预置的递增步长作为新的分割阈值，再循环进行图像分割和面积比较，直到所述第二目标区域面积大于所述焊缝面积参数时，将当前的分割阈值确定为最终的分割阈值。

进一步地，所述将所述长条焊接件的焊接边缘直线与所述CCD成像设备确定的所述短条焊接件两侧的两条边缘直线分别求交点，之前还包括：

通过所述CCD成像设备确定所述短条焊接件两侧的两条边缘直线。

进一步地，所述通过所述CCD成像设备确定所述短条焊接件两侧的两条边缘直线，包括：

截取所述短条焊接件两侧的检测区域，采用灰度值分割方法分割图像，提取边缘特征，拟合所述边缘特征得到所述短条焊接件两侧的两条边缘直线。

进一步地，所述获取包含部分所述焊缝在内的第二图像，包括：

通过CCD成像设备获取包含整条所述焊缝在内的第一图像；

通过所述CCD成像设备缩小检测区域，获取包含部分所述焊缝在内的第二图像。

本发明实施例第二方面提供了一种焊接定位装置，用于定位长条焊接件和短条焊接件焊接过程中焊缝的起弧和收弧位置，所述装置包括：

第二获取模块，用于获取包含部分所述焊缝在内的第二图像；

分割模块，用于对所述第二图像进行预处理从而获取第三图像，并采用递增式自适应方法选取分割阈值，分割所述第三图像；

拟合模块，用于选取焊缝目标区域，自下而上扫描目标区域，获得所述长条焊接件的边缘特征点，拟合所述长条焊接件的边缘特征点得到所述长条焊接件的焊接边缘直线；

交点确定模块，用于将所述长条焊接件的焊接边缘直线与CCD成像设备确定的所述短条焊接件两侧的两条边缘直线分别求交点。

进一步地，所述焊接定位装置还包括第一获取模块；

所述第一获取模块用于获取包含整条所述焊缝在内的第一图像。

进一步地，所述焊接定位装置还包括边缘直线确定模块；

所述边缘直线确定模块用于通过所述CCD成像设备确定所述短条焊接件两侧的两条边缘直线。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明采用递增式自适应的方法分割受污染程度和磨损程度不同的特征图像，获取长条焊接件的焊接边缘直线，接着找到短条焊接件两侧边缘的两条直线，根据直线相交原理，求得焊缝起收弧的位置点，与现有技术相比能够更好的适应各种来料不一致的情况，避免手动设置分割阈值不合适而造成检测偏位。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明第一实施例中的第二图像；

图2是本发明第一实施例中的第三图像；

图3是对图2进行分割后的图像；

图4是本发明第一实施例拟合长条焊接件的边缘特征点得到长条焊接件的焊接边缘直线的示意图；

图5是本发明第一实施例确定焊缝的起弧和收弧的示意图；

图6是本发明第一实施例的流程步骤示意图；

图7是本发明第二实施例提供的焊接定位装置的结构示意图。

在附图中，各附图标记表示：

1、短条焊接件；2、长条焊接件；3、焊缝；4、焊接边缘直线；5、起弧；6、收弧；7、边缘直线；201、第一获取模块；202、第二获取模块；203、分割模块203；204、拟合模块204；205、交点确定模块。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明第一实施例提供了一种焊接定位方法，用于定位长条焊接件2和短条焊接件1焊接过程中焊缝3的起弧5和收弧6位置，请参见图1至图6。该制作方法的具体步骤如下：

S10、获取包含部分焊缝3在内的第二图像。

第二图像包含部分焊缝3，便于后续对图像进行分割以获取长条焊接件2的边缘特征点。具体的，在获取第二图像之前，通过CCD成像设备获取包含整条焊缝3在内的第一图像，再缩小检测区域，获取包含部分焊缝3在内的第二图像。

第一图像包含整条焊缝3在内，由于焊接件机械定位精度高于1mm，因此可以在第一图像的基础上适当的缩小检测区域，获取第二图像，而第二图像仅包含其中一段焊缝3。不仅如此，第一图像还显示长条焊接件2、短条焊接件1以及长条焊接件2与短条焊接件1之间的位置关系，短条焊接件1位于长条焊接件2上方。当然，没有限制长条焊接件2与短条焊接件1之间的相对位置关系，也可以是长条焊接件2位于短条焊接件1上方等。

S11、对第二图像进行预处理得到第三图像，采用递增式自适应方法选取分割阈值，利用该分割阈值分割第三图像，获取第一目标区域。

预处理具体为：对步骤S10获取的第二图像进行图像灰度化，并进行锐化处理，能够提高图像的质量，增强实时图像的对比度，以便后续对图像进行分割。

递增式自适应方法选取分割阈值具体为：设置一个自定义的焊缝面积参数，设置一个递增步长，设置一个初始分割阈值，采用预置的初始分割阈值对第三图像进行分割，筛选出预置大小面积的第二目标区域，将第二目标区域面积相加并与预置的焊缝面积参数比较，若小于焊缝面积参数，则初始分割阈值加上预置的递增步长作为新的分割阈值，再循环进行图像分割和面积比较，直到第二目标区域面积大于焊缝面积参数时，跳出循环，则当前的分割阈值即为最终的分割阈值，并以该分割阈值对第三图像进行分割。

本实施例中，最终的分割阈值为110，如图3所示，第一目标区域为图中的黑色图像区域，也为焊缝3区域，长条焊接件2的边缘能够被准确分割开来。即便是因为焊接件来料的不同而导致长条焊接件2的焊接边缘的污染和磨损程度不相同，造成边缘灰度值变化差异大，也可通过本实施例的方法自适应地选择出最佳分割阈值，能够更好的适应各种来料不一致的情况，避免手动设置分割阈值不合适而造成检测偏位，也增强了调试的方便性。另外，对于因为毛刺、掉漆、凹凸等原因造成来料不一致的工件，本申请的定位长条焊接件2和短条焊接件1焊接过程中焊缝3的起弧5和收弧6位置的方法也可以适用。

S12、自下而上扫描第一目标区域，获得长条焊接件2的边缘特征点，拟合长条焊接件2的边缘特征点得到长条焊接件2的焊接边缘直线4。

S13、将长条焊接件2的焊接边缘直线4与CCD成像设备确定的短条焊接件1两侧的两条边缘直线7分别求交点，两个交点分别为起弧5和收弧6的位置点。

根据直线相交原理，长条焊接件2的焊接边缘直线74与短条焊接件1两侧的两条边缘直线7必定会有两个交点，而两个交点分别为起弧5和所述收弧6的位置点。通过CCD成像设备确定短条焊接件1两侧的两条边缘直线7，具体操作为：截取短条焊接件1两侧的检测区域，采用传统的灰度值分割方法分割图像，提取边缘特征，拟合边缘特征得到短条焊接件1两侧的两条边缘直线7。需要注意的是，确定短条焊接件1两侧的两条边缘直线7这一步骤应在步骤S13之前执行，可以是在步骤S12之后步骤S13之前执行，可以是在步骤S11之后步骤S12之前执行，也可以是在步骤S10之后步骤S11之前执行等，只要在步骤S13之前完成即可，本实施例对此不做限制。

请参阅图7，图7是本发明第二实施例提供的焊接定位装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。图7示例的焊接定位装置可以是前述第一实施例提供的焊接定位方法的执行主体。图7示例的焊接定位装置，主要包括：第一获取模块201、第二获取模块202、分割模块203、拟合模块204、交点确定模块205以及边缘直线确定模块206。各功能模块详细说明如下：

第一获取模块201，用于获取包含整条焊缝3在内的第一图像。

第二获取模块202，用于获取包含部分焊缝3在内的第二图像。

分割模块203，对第二图像进行预处理得到第三图像，采用递增式自适应方法选取分割阈值，利用该分割阈值分割第三图像，获取第一目标区域。

拟合模块204，将长条焊接件2的焊接边缘直线4与CCD成像设备确定的短条焊接件1两侧的两条边缘直线7分别求交点，两个交点分别为起弧5和收弧6的位置点。

交点确定模块205，用于将长条焊接件2的焊接边缘直线4与CCD成像设备确定的短条焊接件1两侧的两条边缘直线7分别求交点。

边缘直线确定模块206，用于通过CCD成像设备确定短条焊接件1两侧的两条边缘直线7。

上述各模块实现其各自功能的具体过程，可参考上述第一实施例提供的基于轨道交通的动态图显示方法的相关内容，此处不再赘述。

本发明实施例提供的焊接定位装置，通过CCD成像设备获取包含整条焊缝3在内的第一图像，再缩小检测区域，获取包含部分焊缝3在内的第二图像，并对第二图像进行预处理从而获取第三图像，接着采用递增式自适应方法选取分割阈值，分割第三图像，然后选取第一目标区域，自下而上扫描第一目标区域，获得长条焊接件2的边缘特征点，拟合长条焊接件2的边缘特征点得到长条焊接件2的焊接边缘直线4，最后将长条焊接件2的焊接边缘直线4与CCD成像设备确定的短条焊接件1两侧的两条边缘直线7分别求交点，两个交点分别为起弧5和收弧6的位置点。本发明与现有技术相比，能够更好的适应各种来料不一致的情况，避免手动设置分割阈值不合适而造成检测偏位。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种焊接定位方法，用于定位长条焊接件和短条焊接件焊接过程中焊缝的起弧和收弧位置，其特征在于，包括以下步骤：

获取包含部分所述焊缝在内的第二图像；

对所述第二图像进行预处理得到第三图像，采用递增式自适应方法选取分割阈值，利用所述分割阈值分割所述第三图像，获取第一目标区域；

自下而上扫描所述第一目标区域，获得所述长条焊接件的边缘特征点，拟合所述长条焊接件的边缘特征点得到所述长条焊接件的焊接边缘直线；

截取所述短条焊接件两侧的检测区域，采用灰度值分割方法分割图像，提取边缘特征，拟合所述边缘特征得到所述短条焊接件两侧的两条边缘直线；

将所述长条焊接件的焊接边缘直线与CCD成像设备确定的所述短条焊接件两侧的两条边缘直线分别求交点，两个所述交点分别为所述起弧和所述收弧的位置点。

2.如权利要求1所述的焊接定位方法，其特征在于，所述对所述第二图像进行预处理具体为：

对所述第二图像进行图像灰度化，并进行锐化处理。

3.如权利要求2所述的焊接定位方法，其特征在于，所述采用递增式自适应方法选取分割阈值具体为：

采用预置的初始分割阈值对所述第三图像进行分割，筛选出预置大小面积的第二目标区域，将所述第二目标区域面积相加并与预置的焊缝面积参数比较，若小于所述焊缝面积参数，则将所述初始分割阈值加上预置的递增步长作为新的分割阈值，再循环进行图像分割和面积比较，直到所述第二目标区域面积大于所述焊缝面积参数时，将当前的分割阈值确定为最终的分割阈值。

4.如权利要求1所述的焊接定位方法，其特征在于，所述获取包含部分所述焊缝在内的第二图像，包括：

通过CCD成像设备获取包含整条所述焊缝在内的第一图像；

通过所述CCD成像设备缩小检测区域，获取包含部分所述焊缝在内的第二图像。

5.一种焊接定位装置，用于定位长条焊接件和短条焊接件焊接过程中焊缝的起弧和收弧位置，其特征在于，所述装置包括：

第二获取模块，用于获取包含部分所述焊缝在内的第二图像；

分割模块，用于对所述第二图像进行预处理从而获取第三图像，并采用递增式自适应方法选取分割阈值，分割所述第三图像；

拟合模块，用于选取焊缝目标区域，自下而上扫描目标区域，获得所述长条焊接件的边缘特征点，拟合所述长条焊接件的边缘特征点得到所述长条焊接件的焊接边缘直线；

边缘直线确定模块，用于截取所述短条焊接件两侧的检测区域，采用灰度值分割方法分割图像，提取边缘特征，拟合所述边缘特征得到所述短条焊接件两侧的两条边缘直线；

交点确定模块，用于将所述长条焊接件的焊接边缘直线与CCD成像设备确定的所述短条焊接件两侧的两条边缘直线分别求交点。

6.如权利要求5所述的焊接定位装置，其特征在于，所述焊接定位装置还包括第一获取模块；

所述第一获取模块用于获取包含整条所述焊缝在内的第一图像。

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