CN112184820B - 激光双面喷丸光斑定位方法、系统及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种激光双面喷丸光斑定位方法及系统,包括第一喷嘴、第一相机,第二喷嘴、第二相机和在第一相机和第二相机的摄像头前方的预设距离处加装刻度尺;根据拍摄第一喷嘴和第二喷嘴射出的红外光斑得到带有横向和纵向刻度线的第一光斑图片和第二光斑图片;再采用图像识别技术对第一光斑图片和第二光斑图片进行识别,分别得到所述第一光斑图片和所述第二光斑图片的中心位置在横向和纵向位置的偏差量;根据偏差量调整所述第二喷嘴的位置。按照轨迹进行喷打时,每喷打一个光斑,拍摄一张图片,然后对光斑的位置进行标定,获得二次定位调整量,根据偏差量调整第一或第二喷嘴的位置,解决激光双面对喷时光斑距离偏差较大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及激光双面喷丸光斑定位技术领域,具体涉及一种激光双面喷丸光斑定位方法、系统及计算机可读存储介质。
背景技术
激光喷丸工艺通过将高能短脉冲激光射向工件表面形成瞬态冲击压力,使工件的表层发生局部的塑形应变,形成沿深度方向不均匀的残余压应力场,实现工件的强化或者成型。按照喷丸区域不同,分为单面喷丸成形和双面喷丸成形,其中双面对喷时光斑距离偏差小于1mm。单面喷丸成形,仅喷打零件内、外两个表面中的一个,使零件发生弯曲成形,如图1所示。双面喷丸成形,同时喷打零件内、外两个表面,使零件发生面内延伸成形,如图2所示。对于复杂外形,一般情况下,二者需配合使用才能获得所需零件外形。
现有技术不足:常用的激光喷丸光路系统中,一般采用固定光路、移动工件的形式,工件的重量和尺寸受限,难以应用于大型工件的加工,特别是双面对喷时光斑距离很难保证偏差小于1mm,如图3所示。另外,采用一般相机视觉的方式,难点一是由于在喷丸过程中壁板会变形,没办法对图像实时校正;难点二是对于长度和宽度方向大于2米的壁板而言,相机不可能全幅面采集,实时性不强。
发明内容
为了能够保证在对大型工件加工时,双面对喷光斑距离偏差小于1mm,本发明实施例提供一种激光双面喷丸光斑定位方法、装置、系统及计算机可读存储介质,用以解决现有激光喷丸系统在双面对喷时光斑距离偏差较大的问题。本发明实施例分别在喷嘴侧安装CCD相机,并且在各自相机的摄像头前加装刻度尺,在壁板间隔100mm的距离内标记点。按照轨迹进行喷打时,没喷打一个光斑,拍摄一张图片,然后对光斑的位置进行标定,获得二次定位调整量,根据该定位调整量调整上下喷嘴的位置,进而解决激光双面对喷时光斑距离偏差较大的问题。其具体技术方案如下:
为实现上述目的,本发明实施例提供一种激光双面喷丸光斑定位方法,包括:
在位于壁板类零件上方的第一喷嘴的侧面安装第一相机,在位于所述壁板类零件下方的第二喷嘴的侧面安装第二相机;
在所述第一相机和所述第二相机的摄像头前方的预设距离处加装刻度尺;
在按照预设轨迹对所述壁板类零件进行喷打时,对所述第一喷嘴和所述第二喷嘴射出的红外光线在所述壁板类零件上形成的光斑进行拍摄,得到带有横向和纵向刻度线的第一光斑图片和第二光斑图片;
采用图像识别技术对所述第一光斑图片和所述第二光斑图片进行识别,分别得到所述第一光斑图片和所述第二光斑图片的中心位置在横向和纵向位置的偏差量;
根据所述偏差量调整所述第二喷嘴的位置。
进一步的,还包括:在所述壁板类零件上每隔预设距离设置一个用于区分区域的标记点。
进一步的,还包括,所述第一相机在所述第一喷嘴的位置与所述第二相机在所述第二喷嘴的位置相对应。
进一步的,所述采用图像识别技术对所述第一光斑图片和所述第二光斑图片进行识别,分别得到所述第一光斑图片和所述第二光斑图片的中心位置在横向和纵向位置的偏差量,包括:
对所述第一光斑图片和所述第二光斑图片进行预处理;
对于处理后的第一光斑图片和所述第二光斑图片进行图像分割;
对包括第一刻度线和第二刻度线的分割图片进行刻度线特征提取并识别得到第一刻度值和第二刻度值;
根据所述第一刻度值和所述第二刻度值,计算分别得到所述第一光斑图片和所述第二光斑图片的中心位置在横向和纵向位置的偏差量。
进一步的,所述第一相机和所述第二相机采用CCD 相机。
本发明实施例的第二方面提供一种激光双面喷丸光斑定位系统,包括用于将液体朝向壁板类零件的第一喷嘴、第二喷嘴;所述第一喷嘴位于所述壁板类零件的上方、所述第二喷嘴位于所述壁板类零件的下方;
安装在所述第一喷嘴的侧面的第一相机、安装在所述第二喷嘴的侧面且位置与所述第一相机的位置相对应的第二相机;
加装在所述第一相机和所述第二相机的摄像头前方的预设距离处的刻度尺;
控制装置,用于控制所述第一喷嘴和所述第二喷嘴按照预设轨迹对所述壁板类零件进行喷打时,控制所述第一相机和所述第二相机对所述第一喷嘴和所述第二喷嘴射出的红外光线在所述壁板类零件上形成的光斑进行拍摄,得到带有横向和纵向刻度线的第一光斑图片和第二光斑图片;
采用图像识别技术对所述第一光斑图片和所述第二光斑图片进行识别,分别得到所述第一光斑图片和所述第二光斑图片的中心位置在横向和纵向位置的偏差量;
根据所述偏差量调整所述第二喷嘴的位置。
本发明实施例的第三方面提供一种激光双面喷丸光斑定位方法,包括步骤:
在按照预设轨迹对所述壁板类零件进行喷打时,获取安装在壁板类零件上方第一喷嘴侧面的第一相机拍摄的带有横向和纵向刻度线的第一光斑图片;
获取安装在壁板类零件下方第二喷嘴侧面的第二相机拍摄的带有横向和纵向刻度线的第二光斑图片;
采用图像识别技术对所述第一光斑图片和所述第二光斑图片进行识别,分别得到所述第一光斑图片和所述第二光斑图片的中心位置在横向和纵向位置的偏差量;
根据所述偏差量调整所述第二喷嘴的位置;其中,第一光斑和第二光斑是所述第一喷嘴和所述第二喷嘴射出的红外光线在所述壁板类零件上形成的光斑。
进一步的,还包括:在所述壁板类零件上每隔预设距离设置一个用于区分区域的标记点。
进一步的,还包括,所述第一相机在所述第一喷嘴的位置与所述第二相机在所述第二喷嘴的位置相对应。
本发明实施例的第四方面还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,使得所述处理器处理上述所述第三方面的激光双面喷丸光斑定位方法步骤。
本发明实施例提供一种激光双面喷丸光斑定位方法及系统,包括第一喷嘴、第一相机,第二喷嘴、第二相机和在第一相机和第二相机的摄像头前方的预设距离处加装刻度尺;根据拍摄第一喷嘴和第二喷嘴射出的红外光斑得到带有横向和纵向刻度线的第一光斑图片和第二光斑图片;再采用图像识别技术对第一光斑图片和第二光斑图片进行识别,分别得到所述第一光斑图片和所述第二光斑图片的中心位置在横向和纵向位置的偏差量;根据偏差量调整所述第二喷嘴的位置。按照轨迹进行喷打时,每喷打一个光斑,拍摄一张图片,然后对光斑的位置进行标定,获得二次定位调整量,根据偏差量调整第一或第二喷嘴的位置,解决激光双面对喷时光斑距离偏差较大的问题。
附图说明
图1是本发明的单面喷丸变形示意图;
图2是本发明的双面喷丸变形示意图;
图3是本发明的双面对喷时光斑距离偏差图示;
图4是本发明的激光双面喷丸光斑定位方法的流程图;
图5是本发明的图像采集装置布置图示;
图6为本发明的喷嘴和刻度尺的安装及偏差值计算示意图;
表1为6个点壁板两侧红外光点相对坐标及偏差值;
1-第一喷嘴;2-第二喷嘴;3:壁板类零件;4-第一相机;5-第二相机;6-第一红外光斑;7-第二红外光斑;8-标记点;00-刻度尺;01-壁板正面;02-壁板反面;11-单面喷丸变形后的壁板类零件;21-双面喷丸变形后的壁板类零件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行说明,但不用来限制本发明的范围。
参见图4为本发明实施例1提供的一种激光双面喷丸光斑定位方法,包括步骤:
在位于壁板类零件上方的第一喷嘴的侧面安装第一相机,在位于所述壁板类零件下方的第二喷嘴的侧面安装第二相机;
在所述第一相机和所述第二相机的摄像头前方的预设距离处加装刻度尺;
在按照预设轨迹对所述壁板类零件进行喷打时,对所述第一喷嘴和所述第二喷嘴射出的红外光线在所述壁板类零件上形成的光斑进行拍摄,得到带有横向和纵向刻度线的第一光斑图片和第二光斑图片;
采用图像识别技术对所述第一光斑图片和所述第二光斑图片进行识别,分别得到所述第一光斑图片和所述第二光斑图片的中心位置在横向和纵向位置的偏差量;
根据所述偏差量调整所述第二喷嘴的位置。
上述发法应用于激光双面喷丸系统中,分别在系统的各喷嘴侧安装CCD相机,并且在各自相机的摄像头前加装刻度尺,按照轨迹进行喷打时,每喷打一个光斑,拍摄一种图片,对图片进行光斑位置标定,获得偏差量,根据该偏差量调整喷嘴的位置,使得最终壁板类零件上方和下方的喷嘴形成的光斑偏差小于1mm。该方法具有很好的重复一致性,从而达到提升激光双面喷丸光斑偏差精度的控制。
上述壁板类零件为待喷丸的目标物件;其位于第一喷嘴和第二喷嘴的中间位置。上述第一相机和第二相机均属于CCD相机。上述刻度尺是具有横向刻度和纵向刻度的坐标类刻度尺。为了能够应用于大型工件的加工,区分双面喷丸导致的零件伸长变形,本发明方法还包括在所述壁板类零件上每隔预设距离设置一个用于区分区域的标记点,以用于区分区域。
为了能够精确的到第一喷嘴和第二喷嘴的偏差量,本发明上述方法还包括设置所述第一相机在所述第一喷嘴的位置与所述第二相机在所述第二喷嘴的位置相对应。
上述采用图像识别技术对所述第一光斑图片和所述第二光斑图片进行识别,分别得到所述第一光斑图片和所述第二光斑图片的中心位置在横向和纵向位置的偏差量,包括:
对所述第一光斑图片和所述第二光斑图片进行预处理;
对于处理后的第一光斑图片和所述第二光斑图片进行图像分割;
对包括第一刻度线和第二刻度线的分割图片进行刻度线特征提取并识别得到第一刻度值和第二刻度值;
根据所述第一刻度值和所述第二刻度值,计算分别得到所述第一光斑图片和所述第二光斑图片的中心位置在横向和纵向位置的偏差量。
需要说明的是,上述图像处理所涉及到的算法均属于本领域的常规算法,在此不再赘述。上述第一刻度值和第二刻度值均包括横向和纵向的刻度值,比如第一刻度值A(x1,y1)、第二刻度值B(x2,y2)。
在本发明实施例中当进行喷丸轨迹双面喷打时,先用喷头射出红外光线打在壁板上,然后两侧带有刻度线镜头及相机装置进行拍摄,得到带有刻度线的图片,应用图像识别技术,最终得到所述第一光斑图片和所述第二光斑图片的中心位置在横向和纵向位置的偏差量。参见图6为本发明的喷嘴和刻度尺的安装及偏差值计算示意图,用数学表达式来表示为:若第一刻度值A(x1,y1)、第二刻度值B(x2,y2),解析出△X和△Y的偏差值,即:△X =X2-X1, △Y=Y2-Y1,然后根据△X和△Y的偏差值移动喷嘴2,进行微调,最后进行激光双面喷丸。然后依次进行,完成喷丸成形。
应用本发明上述方法进行激光双面喷丸时,喷丸过程中,壁板两侧的光斑距离偏差小于1mm,且具有较好偏差一致性。
下面对六个轨迹点采用上述方法进行具体计算,相对坐标和偏差值见下表1,表1为6个点壁板两侧红外光点相对坐标及偏差值。
表1
通过对上述表格的实验结果可以得知:当进行喷丸轨迹双面喷打时,先用喷头射出红外光线打在壁板上,然后两侧带有刻度线镜头及相机装置进行拍摄,得到带有刻度线的图片,不需要实时校正图片精度,可应用图像识别技术,解析出相对于刻度线的△X和△Y的偏差值,然后根据△X和△Y的偏差值移动喷嘴2,进行微调,最后进行激光双面喷丸,从而达到提升激光双面喷丸光斑偏差精度的控制方法。使用上述方法双面喷丸时,壁板两侧光斑位置的平均偏差为小于±0.2mm。
本发明实施例的第二方面提供一种激光双面喷丸光斑定位系统,参见图5是本发明的图像采集装置布置图示,包括用于将液体朝向壁板类零件的第一喷嘴、第二喷嘴;所述第一喷嘴位于所述壁板类零件的上方、所述第二喷嘴位于所述壁板类零件的下方;
安装在所述第一喷嘴的侧面的第一相机、安装在所述第二喷嘴的侧面且位置与所述第一相机的位置相对应的第二相机;
加装在所述第一相机和所述第二相机的摄像头前方的预设距离处的刻度尺;
控制装置,用于控制所述第一喷嘴和所述第二喷嘴按照预设轨迹对所述壁板类零件进行喷打时,控制所述第一相机和所述第二相机对所述第一喷嘴和所述第二喷嘴射出的红外光线在所述壁板类零件上形成的光斑进行拍摄,得到带有横向和纵向刻度线的第一光斑图片和第二光斑图片;
采用图像识别技术对所述第一光斑图片和所述第二光斑图片进行识别,分别得到所述第一光斑图片和所述第二光斑图片的中心位置在横向和纵向位置的偏差量;
根据所述偏差量调整所述第二喷嘴的位置。
本发明实施例的第三方面提供一种激光双面喷丸光斑定位方法,包括步骤:
在按照预设轨迹对所述壁板类零件进行喷打时,获取安装在壁板类零件上方第一喷嘴侧面的第一相机拍摄的带有横向和纵向刻度线的第一光斑图片;
获取安装在壁板类零件下方第二喷嘴侧面的第二相机拍摄的带有横向和纵向刻度线的第二光斑图片;
采用图像识别技术对所述第一光斑图片和所述第二光斑图片进行识别,分别得到所述第一光斑图片和所述第二光斑图片的中心位置在横向和纵向位置的偏差量;
根据所述偏差量调整所述第二喷嘴的位置;其中,第一光斑和第二光斑是所述第一喷嘴和所述第二喷嘴射出的红外光线在所述壁板类零件上形成的光斑。
进一步的,还包括:在所述壁板类零件上每隔预设距离设置一个用于区分区域的标记点。
进一步的,还包括,所述第一相机在所述第一喷嘴的位置与所述第二相机在所述第二喷嘴的位置相对应。
本发明实施例的第四方面还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,使得所述处理器处理上述所述第三方面的激光双面喷丸光斑定位方法步骤。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种激光双面喷丸光斑定位方法,其特征在于,包括:
在位于壁板类零件上方的第一喷嘴的侧面安装第一相机,在位于所述壁板类零件下方的第二喷嘴的侧面安装第二相机;
所述第一相机在所述第一喷嘴的位置与所述第二相机在所述第二喷嘴的位置相对应;
在所述第一相机和所述第二相机的摄像头前方的预设距离处加装刻度尺;
在按照预设轨迹对所述壁板类零件进行喷打时,对所述第一喷嘴和所述第二喷嘴射出的红外光线在所述壁板类零件上形成的光斑进行拍摄,得到带有横向和纵向刻度线的第一光斑图片和第二光斑图片;
采用图像识别技术对所述第一光斑图片和所述第二光斑图片进行识别,分别得到所述第一光斑图片和所述第二光斑图片的中心位置在横向和纵向位置的偏差量;
根据所述偏差量调整所述第二喷嘴的位置;
所述采用图像识别技术对所述第一光斑图片和所述第二光斑图片进行识别,分别得到所述第一光斑图片和所述第二光斑图片的中心位置在横向和纵向位置的偏差量,包括:
对所述第一光斑图片和所述第二光斑图片进行预处理;
对于处理后的第一光斑图片和所述第二光斑图片进行图像分割;
对包括第一刻度线和第二刻度线的分割图片进行刻度线特征提取并识别得到第一刻度值和第二刻度值;
根据所述第一刻度值和所述第二刻度值,计算分别得到所述第一光斑图片和所述第二光斑图片的中心位置在横向和纵向位置的偏差量。
2.根据权利要求1所述的激光双面喷丸光斑定位方法,其特征在于,还包括:在所述壁板类零件上每隔预设距离设置一个用于区分区域的标记点。
3.根据权利要求1所述的激光双面喷丸光斑定位方法,其特征在于,所述第一相机和所述第二相机采用CCD 相机。
4.一种激光双面喷丸光斑定位系统,其特征在于,包括用于将液体朝向壁板类零件的第一喷嘴、第二喷嘴;所述第一喷嘴位于所述壁板类零件的上方、所述第二喷嘴位于所述壁板类零件的下方;
安装在所述第一喷嘴的侧面的第一相机、安装在所述第二喷嘴的侧面且位置与所述第一相机的位置相对应的第二相机;
加装在所述第一相机和所述第二相机的摄像头前方的预设距离处的刻度尺;
控制装置,用于控制所述第一喷嘴和所述第二喷嘴按照预设轨迹对所述壁板类零件进行喷打时,控制所述第一相机和所述第二相机对所述第一喷嘴和所述第二喷嘴射出的红外光线在所述壁板类零件上形成的光斑进行拍摄,得到带有横向和纵向刻度线的第一光斑图片和第二光斑图片;
采用图像识别技术对所述第一光斑图片和所述第二光斑图片进行识别,分别得到所述第一光斑图片和所述第二光斑图片的中心位置在横向和纵向位置的偏差量;
所述采用图像识别技术对所述第一光斑图片和所述第二光斑图片进行识别,分别得到所述第一光斑图片和所述第二光斑图片的中心位置在横向和纵向位置的偏差量,包括:
对所述第一光斑图片和所述第二光斑图片进行预处理;
对于处理后的第一光斑图片和所述第二光斑图片进行图像分割;
对包括第一刻度线和第二刻度线的分割图片进行刻度线特征提取并识别得到第一刻度值和第二刻度值;
根据所述第一刻度值和所述第二刻度值,计算分别得到所述第一光斑图片和所述第二光斑图片的中心位置在横向和纵向位置的偏差量;
根据所述偏差量调整所述第二喷嘴的位置。
5.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,使得所述处理器执行权利要求1~3中任一项权利要求所述方法的步骤。
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