CN112304951A - 一种双目单线光路对高反光焊缝的视觉检测装置及方法 - Google Patents

一种双目单线光路对高反光焊缝的视觉检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双目单线光路对高反光焊缝的视觉检测装置，包括固定板，所述固定板正面的中部固定连接有光源发生装置，所述固定板的正面且位于光源发生装置的一侧固定连接有第一支撑板，本发明涉及焊缝检测技术领域。该双目单线光路对高反光焊缝的视觉检测装置及方法，对于工件焊缝的高反光现象，在无法物理消除和软件过滤的情况下，通过双目不同视角采集到的焊缝图像，通过建立图像和光平面的变换关系，两图像通过交集运算，可消除不在光平面上的干扰图像，保留在光平面上的正常焊缝图像，便可有效解决单幅焊缝图像不完整影响检测的问题，准确得出焊缝的图像数据从而引导外部运动装置有效找到焊缝位置。

Description

一种双目单线光路对高反光焊缝的视觉检测装置及方法
技术领域
本发明涉及焊缝检测技术领域，具体为一种双目单线光路对高反光焊缝的视觉检测装置及方法。
背景技术
视觉检测就是用机器代替人眼来做测量和判断，视觉检测是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作，是用于生产、装配或包装的有价值的机制，它在检测缺陷和防止缺陷产品被配送到消费者的功能方面具有不可估量的价值。
制造业的飞速发展，对产品的焊接质量提出了更高的要求，在自动化焊接时需要首先找到焊缝，然后指导焊枪沿焊缝轨迹行走，目前是通过机器视觉技术以数字图像作为获取信息的手段，即视觉焊缝检测装置发出主动线结构光在焊缝表面，通过相机采集线结构光上焊缝的特征形成图像，并对图像进行处理获得焊缝相关信息，将焊缝信息传递给自动化焊接设备后引导焊枪沿焊缝轨迹行走，但是一般的单目单线视觉焊缝检测系统的光源，会在高反光产品表面产生强烈的反光，这个反光会强烈干扰后续的图像处理环节，会使得焊缝检测装置误差变大甚至失去作用，导致焊件报废甚至损害生产设备。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种双目单线光路对高反光焊缝的视觉检测装置及方法，解决了单目单线焊缝视觉检测装置高反光焊缝检测精度差，甚至是不能检测的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种双目单线光路对高反光焊缝的视觉检测装置，包括固定板，所述固定板正面的中部固定连接有光源发生装置，所述固定板的正面且位于光源发生装置的一侧固定连接有第一支撑板，所述第一支撑板的正面固定连接有第一成像装置，所述第一成像装置包括第一相机和第一镜头，所述第一相机的背面与第一支撑板正面的顶部固定连接，所述第一镜头的背面与第一支撑板的正面的底部固定连接，所述固定板的正面且位于光源发生装置的顶部固定连接有图像处理器。
优选的，所述固定板的正面且位于光源发生装置的另一侧固定连接有第二支撑板，且第二支撑板的正面固定连接有第二成像装置。
优选的，所述第二成像装置包括第二相机和第二镜头，所述第二相机的背面与第二支撑板正面的顶部固定连接，所述第二镜头的背面与第二支撑板正面的底部固定连接。
优选的，所述第一相机和第二相机为CCD相机或CMOS相机。
优选的，所述第一镜头和第二镜头为定焦镜头或变焦镜头，所述光源发生装置为激光装置。
本发明还公开了一种双目单线光路对高反光焊缝的视觉检测方法，具体包括以下步骤：
S1、利用第一成像装置和第二成像装置分别对工件的表面进行激光线标定，通过光源发生装置发出光平面照亮物件上的焊缝后，第一条反射光沿光路通过第一镜头被第一相机接收形成第一图像，同时第二条反射光沿光路通过第二镜头被第二相机接收形成第二图像，第一图像与第二图像互为不同视角图像；
S2、通过图像处理器5将不同视角的图像进行数据化，做交集运算处理后得到物件上焊缝准确的检测数据，并将数据发送给外部运动装置，完成焊缝精准检测；
S3、在实际应用中，保持第一条反射光路、光平面以及第二条反射光路交点不变，通过改变第一相机和第二相机与水平方向的偏转角度以及两条反射光路与光平路的偏转角度，可实现同一检测高度不同检测景深的功能；
S4、通过改变第一相机和第二相机与水平方向的偏转角度以及两条反射光路与光平路的偏转角度，保持第一条反射光路、光平面以及第二条反射光路交点不变，则可实现不同检测高度的功能。
(三)有益效果
本发明提供了一种双目单线光路对高反光焊缝的视觉检测装置及方法。具备以下有益效果：
(1)、该双目单线光路对高反光焊缝的视觉检测装置及方法，通过固定板正面的中部固定连接有光源发生装置，固定板的正面且位于光源发生装置的一侧固定连接有第一支撑板，第一支撑板的正面固定连接有第一成像装置，第一成像装置包括第一相机和第一镜头，第一相机的背面与第一支撑板正面的顶部固定连接，第一镜头的背面与第一支撑板的正面的底部固定连接，固定板的正面且位于光源发生装置的顶部固定连接有图像处理器，固定板的正面且位于光源发生装置的另一侧固定连接有第二支撑板，且第二支撑板的正面固定连接有第二成像装置，第二成像装置包括第二相机和第二镜头，第二相机的背面与第二支撑板正面的顶部固定连接，第二镜头的背面与第二支撑板正面的底部固定连接，第一相机和第二相机为CCD相机或CMOS相机，第一镜头和第二镜头为定焦镜头或变焦镜头，光源发生装置为激光装置，对于工件焊缝的高反光现象，在无法物理消除和软件过滤的情况下，通过双目不同视角采集到的焊缝图像，通过建立图像和光平面的变换关系，两图像通过交集运算，可消除不在光平面上的干扰图像，保留在光平面上的正常焊缝图像，便可有效解决单幅焊缝图像不完整影响检测的问题，准确得出焊缝的图像数据从而引导外部运动装置有效找到焊缝位置。
(2)、该双目单线光路对高反光焊缝的视觉检测装置及方法，通过固定板正面的中部固定连接有光源发生装置，固定板的正面且位于光源发生装置的一侧固定连接有第一支撑板，第一支撑板的正面固定连接有第一成像装置，第一成像装置包括第一相机和第一镜头，第一相机的背面与第一支撑板正面的顶部固定连接，第一镜头的背面与第一支撑板的正面的底部固定连接，固定板的正面且位于光源发生装置的顶部固定连接有图像处理器，固定板的正面且位于光源发生装置的另一侧固定连接有第二支撑板，且第二支撑板的正面固定连接有第二成像装置，通过调节成像装置与光源发生装置的夹角及相机与水平方向夹角，可以实现不同检测景深，不同检测高度的要求，以适应实际生产不同检测要求。
附图说明
图1为本发明结构的立体图；
图2为本发明第一成像装置和第二成像装置不同角度的第一状态图；
图3为本发明第一成像装置和第二成像装置不同角度的第二状态图；
图4为本发明精简结构的示意图。
图中：1-固定板、2-光源发生装置、3-第一支撑板、4-第一成像装置、41-第一相机、42-第一镜头、5-图像处理器、6-第二支撑板、7-第二成像装置、71-第二相机、72-第二镜头。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1，本发明实施例提供一种技术方案：一种双目单线光路对高反光焊缝的视觉检测装置，通过双目不同视角采集到的焊缝图像，通过建立图像和光平面的变换关系，两图像通过交集运算，可消除不在光平面上的干扰图像，保留在光平面上的正常焊缝图像，两图像交集便可排除干扰成像影响，便可有效解决单幅焊缝图像不完整影响检测的问题，准确得出焊缝的图像数据从而引导外部运动装置有效找到焊缝位置，包括固定板1，固定板1正面的中部固定连接有光源发生装置2，固定板1的正面且位于光源发生装置2的一侧固定连接有第一支撑板3，第一支撑板3的正面固定连接有第一成像装置4，第一成像装置4包括第一相机41和第一镜头42，第一相机41的背面与第一支撑板3正面的顶部固定连接，第一镜头42的背面与第一支撑板3的正面的底部固定连接，固定板1的正面且位于光源发生装置2的顶部固定连接有图像处理器5。
本发明中，固定板1的正面且位于光源发生装置2的另一侧固定连接有第二支撑板6，且第二支撑板6的正面固定连接有第二成像装置7，通过调节成像装置与光源发生装置2的夹角及相机与水平方向夹角，可以实现不同检测景深，不同检测高度的要求，以适应实际生产不同检测要求，该成像装置与光源发生装置2的夹角可根据实际情况在5-20°之间进行调配选择，相机与水平方向夹角可根据实际情况在5-45°之间进行调配选择。
本发明中，第二成像装置7包括第二相机71和第二镜头72，第二相机71的背面与第二支撑板6正面的顶部固定连接，第二镜头72的背面与第二支撑板6正面的底部固定连接，第二镜头72和第一镜头42内设置有多孔径掩膜。
本发明中，第一相机41和第二相机71为CCD相机或CMOS相机。
本发明中，第一镜头42和第二镜头72为定焦镜头或变焦镜头，光源发生装置2为激光装置。
本发明还公开了一种双目单线光路对高反光焊缝的视觉检测方法，具体包括以下步骤：
S1、利用第一成像装置4和第二成像装置7分别对工件的表面进行激光线标定，通过光源发生装置2发出光平面照亮物件上的焊缝后，第一条反射光沿光路通过第一镜头42被第一相机41接收形成第一图像，同时第二条反射光沿光路通过第二镜头72被第二相机71接收形成第二图像，第一图像与第二图像互为不同视角图像；
S2、通过图像处理器5将不同视角的图像进行数据化，做交集运算处理后得到物件上焊缝准确的检测数据，并将数据发送给外部运动装置，完成焊缝精准检测；
S3、在实际应用中，保持第一条反射光路、光平面以及第二条反射光路交点不变，通过改变第一相机41和第二相机71与水平方向的偏转角度以及两条反射光路与光平路的偏转角度，可实现同一检测高度不同检测景深的功能；
S4、通过改变第一相机41和第二相机71与水平方向的偏转角度以及两条反射光路与光平路的偏转角度，保持第一条反射光路、光平面以及第二条反射光路交点不变，则可实现不同检测高度的功能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种双目单线光路对高反光焊缝的视觉检测装置，包括固定板(1)，所述固定板(1)正面的中部固定连接有光源发生装置(2)，其特征在于：所述固定板(1)的正面且位于光源发生装置(2)的一侧固定连接有第一支撑板(3)，所述第一支撑板(3)的正面固定连接有第一成像装置(4)，所述第一成像装置(4)包括第一相机(41)和第一镜头(42)，所述第一相机(41)的背面与第一支撑板(3)正面的顶部固定连接，所述第一镜头(42)的背面与第一支撑板(3)的正面的底部固定连接，所述固定板(1)的正面且位于光源发生装置(2)的顶部固定连接有图像处理器(5)。
2.根据权利要求1所述的一种双目单线光路对高反光焊缝的视觉检测装置，其特征在于：所述固定板(1)的正面且位于光源发生装置(2)的另一侧固定连接有第二支撑板(6)，且第二支撑板(6)的正面固定连接有第二成像装置(7)。
3.根据权利要求2所述的一种双目单线光路对高反光焊缝的视觉检测装置，其特征在于：所述第二成像装置(7)包括第二相机(71)和第二镜头(72)，所述第二相机(71)的背面与第二支撑板(6)正面的顶部固定连接，所述第二镜头(72)的背面与第二支撑板(6)正面的底部固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种双目单线光路对高反光焊缝的视觉检测装置，其特征在于：所述第一相机(41)和第二相机(71)为CCD相机或CMOS相机。
5.根据权利要求3所述的一种双目单线光路对高反光焊缝的视觉检测装置，其特征在于：所述第一镜头(42)和第二镜头(72)为定焦镜头或变焦镜头，所述光源发生装置(2)为激光装置。
6.一种双目单线光路对高反光焊缝的视觉检测方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、利用第一成像装置(4)和第二成像装置(7)分别对工件的表面进行激光线标定，通过光源发生装置(2)发出光平面照亮物件上的焊缝后，第一条反射光沿光路通过第一镜头(42)被第一相机(41)接收形成第一图像，同时第二条反射光沿光路通过第二镜头(72)被第二相机(71)接收形成第二图像，第一图像与第二图像互为不同视角图像；
S2、通过图像处理器5将不同视角的图像进行数据化，做交集运算处理后得到物件上焊缝准确的检测数据，并将数据发送给外部运动装置，完成焊缝精准检测；
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S4、通过改变第一相机(41)和第二相机(71)与水平方向的偏转角度以及两条反射光路与光平路的偏转角度，保持第一条反射光路、光平面以及第二条反射光路交点不变，则可实现不同检测高度的功能。
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