CN112692453A - 利用高速相机识别气膜孔穿透区域的方法、系统及介质 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种利用高速相机识别气膜孔穿透区域的方法、系统及介质；该方法包括：利用高速相机在激光加工气膜孔过程中所采集的待处理图像将气膜孔按照设定的采集顺序划分为多个检测区域；获取实时采集图像中的亮斑在所有检测区域内所处的目标检测区域；根据所述目标检测区域的灰度值确定所述目标监测区域的灰度值变化趋势；相应于所述目标监测区域的灰度值变化趋势符合设定的判据，确定所述气膜孔的目标检测区域已穿透。

Description

利用高速相机识别气膜孔穿透区域的方法、系统及介质
技术领域
本发明实施例涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种利用高速相机识别气膜孔穿透区域的方法、系统及介质。
背景技术
激光加工(LBM，Laser Beam Machining)技术是激光应用中最普遍的一种加工技术，现已广泛地应用于微电子电器、汽车、航空航天、机械制造等重要的国民经济领域。激光加工技术包括激光切割，激光焊接，激光钻孔以及微加工等加工工艺。
目前，航空发动机涡轮叶片的冷却技术会采用外部气膜冷却技术。外部气膜冷却技术就是采用激光加工技术在涡轮叶片的一层壁上加工一排或者几排微小孔，涡轮叶片内部释放的冷空气通过微小孔流出从而在涡轮叶片的表面形成一层冷空气膜，使涡轮叶片与高温气流隔开。本发明实施例所涉及的涡轮叶片的气膜孔指的就是上述涡轮叶片表面上的微小孔。该气膜孔具有深径比大、孔径小、对壁距离小等特点，在利用激光加工涡轮叶片的气膜孔时，容易造成对壁损伤，导致整个涡轮叶片的损坏。为了在通过激光加工小对壁距离的涡轮叶片的气膜孔时针对对壁进行防护，需要在激光加工过程中对涡轮叶片的穿透区域进行精确地识别，从而对激光的开启和关闭进行精确地控制。
相关技术通过工业电荷耦合器件(CCD，Charge Coupled Device)相机搭建同轴成像系统，利用工业CCD相机可以辅助工艺人员实时监测激光加工过程；同时通过在涡轮叶片的腔体中填充防护材料以减小激光加工穿孔后对壁的损伤。但相关技术存在以下缺陷：首先，人眼视觉分辨图片的极限为30帧/秒，使用工业CCD相机采集所得到的是一个连续的视频，通过人眼无法准确地确定涡轮叶片穿透区域的准确时间；其次，涡轮叶片的腔体结构复杂，会出现填充不到位或者加工完成后无法对填充材料清洗干净等问题；接着，涡轮叶片中密闭的小对壁距离的空腔内无法填充防护材料。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种利用高速相机识别气膜孔穿透区域的方法、系统及介质；能够在激光加工气膜孔的过程中，利用高速相机实时监测气膜孔穿透区域，并精确地控制气膜孔穿透区域开关激激光，减小对壁损伤。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种利用高速相机识别气膜孔穿透区域的方法，所述方法包括：
利用高速相机在激光加工气膜孔过程中所采集的待处理图像将气膜孔按照设定的采集顺序划分为多个检测区域；
获取实时采集图像中的亮斑在所有检测区域内所处的目标检测区域；
根据所述目标检测区域的灰度值确定所述目标监测区域的灰度值变化趋势；
相应于所述目标监测区域的灰度值变化趋势符合设定的判据，确定所述气膜孔的目标检测区域已穿透。
第二方面，本发明实施例提供了一种利用高速相机识别气膜孔穿透区域的系统，所述系统包括：划分部分，获取部分，确定部分以及判定部分；其中，
所述划分部分，经配置为利用高速相机在激光加工气膜孔过程中所采集的待处理图像将气膜孔按照设定的采集顺序划分为多个检测区域；
所述获取部分，经配置为获取实时采集图像中的亮斑在所有检测区域内所处的目标检测区域；
所述确定部分，经配置为根据所述目标检测区域的灰度值确定所述目标监测区域的灰度值变化趋势；
所述判定部分，经配置为相应于所述目标监测区域的灰度值变化趋势符合设定的判据，确定所述气膜孔的目标检测区域已穿透。
第三方面，本发明实施例提供了一种利用高速相机识别气膜孔穿透区域的系统，其特征在于，所述系统包括：高速相机以及数据处理子系统；其中，
所述高速相机，用于在激光加工气膜孔过程中采集待处理图像；以及在激光加工气膜孔过程中实时采集图像；
所述数据处理子系统，经配置为利用所述待处理图像将气膜孔按照设定的采集顺序划分为多个检测区域；
以及，获取所述实时采集图像中的亮斑在所有检测区域内所处的目标检测区域；
以及，根据所述目标检测区域的灰度值确定所述目标监测区域的灰度值变化趋势；
以及，相应于所述目标监测区域的灰度值变化趋势符合设定的判据，确定所述气膜孔的目标检测区域已穿透。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有利用高速相机实现气膜孔穿透区域实时识别的程序，所述利用高速相机实现气膜孔穿透区域实时识别的程序被至少一个处理器执行第一方面所述的利用高速相机识别气膜孔穿透区域的方法的步骤。
本发明实施例提供了一种利用高速相机识别气膜孔穿透区域的方法、系统及介质；将气膜孔成像划分多个区域，由于加工穿透时，穿透孔导致反射光强度降低，从而使得图像中激光加工区域的灰度值会产生明显的下降，因此，根据各区域的灰度值变化趋势就能够确定相应区域是否被加工穿透，进而能够根据各区域的穿透状态控制激光器在加工已穿透区域时关闭，防止过度加工导致对壁损伤的现象的出现。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种激光加工设备的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的一种利用高速相机识别气膜孔穿透区域的方法流程示意图。
图3为本发明实施例提供的高速相机采集的单帧加工图像的成像示意图。
图4为本发明实施例提供的划分检测区域的流程示意图。
图5为本发明实施例提供的检测区域划分结果示意图。
图6为本发明实施例提供的部分检测区域在对应的实时采集图像中的灰度值示意图。
图7为本发明实施例提供的利用高速相机识别气膜孔穿透区域的系统组成示意图。
图8为本发明实施例提供的另一种利用高速相机识别气膜孔穿透区域的系统组成示意图。
图9为本发明实施例提供的利用高速相机识别气膜孔穿透区域的系统的硬件组成结构示意图。
图10为本发明实施例提供的用于实现数据处理子系统的计算设备结构示意图。
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。
参见图1，其示出了能够实施本发明实施例技术方案的一种激光加工设备1，如图1所示，在该激光加工设备1中，激光器11产生的激光束通过激光整形部分12和旋切扫描模块13后照射到分光件15上，从而形成加工光路14；其中，激光整形部分12可以使激光束更加均匀，而且也可以控制激光束的扩束率；旋切扫描模块13可以使激光束按照设定的加工光路14进行照射；分光件105将加工光路14中的激光束透射到聚焦镜组16上；聚焦镜组16对加工光路14中的激光束进行汇聚并调制形成用于加工工件17的激光加工光束3。可以理解地，在具体实施激光加工工艺时，图1所示的激光加工设备1还可以包括其他图1中未示出的部件，本发明实施例对此不作具体赘述。
利用图1所示的激光加工设备1加工涡轮叶片气膜孔的过程中，通常会出现气膜孔未穿透或对壁损伤等加工缺陷。由于激光加工涉及光束与被加工物质之间的复杂作用，因此，在激光加工过程中会产生很大的噪声信号从而淹没穿透信号。在上述情况下，工艺人员不能及时准确地掌握穿透信息。本发明实施例期望通过对激光加工气膜孔过程中的加工图像进行分析和处理，从而能够准确且及时地识别穿透区域，进而可以在穿透区域及时关闭激光器停止加工，从而降低对壁损伤的现象发生概率。
基于此，参见图2，其示出了本发明实施例提供的一种利用高速相机识别气膜孔穿透区域的方法流程，该方法应用于图1所示的激光加工设备1进行气膜孔加工的工艺过程，该方法可以包括：
S201：利用高速相机在激光加工气膜孔过程中所采集的待处理图像将气膜孔按照设定的采集顺序划分为多个检测区域；
S202：获取实时采集图像中的亮斑在所有检测区域内所处的目标检测区域；
S203：根据所述目标检测区域的灰度值确定所述目标监测区域的灰度值变化趋势；
S204：相应于所述目标监测区域的灰度值变化趋势符合设定的判据，确定所述气膜孔的目标检测区域已穿透。
对于图2所示的技术方案，需要说明的是，高速相机优选为CCD相机，结合图1所示的激光加工设备1，在激光加工气膜孔的过程中，少量激光束经原路发生反射，反射的激光束经聚焦镜组16准直后到达分光件15，并通过分光件15形成垂直于加工光路14的监测光路18；反射的激光束经过监测光路18中的成像镜头19和滤波片110进入CCD相机111；其中，成像镜头19、滤波片110和CCD相机111依次设置在监测光路18中。此时，CCD相机111就能够对监测光路18进行采集，从而获得加工过程中的采集图像。可以理解地，在CCD相机所采集到的图像中，如图3所示，白色高亮圆形成的亮斑为激光加工工件时的焦点成像；整个气膜孔在CCD相机111的视野中由于光漫反射作用则会成像为一个灰色的暗斑。
此外，在具体实施过程中，如图1所示，可以将能够进行数据处理的数据处理子系统112与CCD相机111相连接，从而通过数据处理子系统112实现或执行图2所示的技术方案中除图像采集以外的步骤或任务。举例来说，数据处理子系统112具体可以为无线装置、移动或蜂窝电话(包含所谓的智能电话)、个人数字助理(PDA)、视频游戏控制台(包含视频显示器、移动视频游戏装置、移动视频会议单元)、膝上型计算机、桌上型计算机、电视机顶盒、平板计算装置、电子书阅读器、固定或移动媒体播放器，等。
通过图2所示的技术方案，将气膜孔成像划分多个区域，由于加工穿透时，穿透孔导致反射光强度降低，从而使得图像中激光加工区域的灰度值会产生明显的下降，因此，根据各区域的灰度值变化趋势就能够确定相应区域是否被加工穿透，进而能够根据各区域的穿透状态控制激光器在加工已穿透区域时关闭，防止过度加工导致对壁损伤的现象的出现。
对于图2所示的技术方案，在一些可能的实现方式中，参见图4，所述利用高速相机在激光加工气膜孔过程中所采集的待处理图像将气膜孔按照设定的采集顺序划分为多个检测区域，包括：
S2011：利用高速相机在激光加工气膜孔过程中采集单张第一加工图像；
S2012：基于所述第一加工图像中的亮斑与暗斑尺寸确定激光旋切扫描一圈所需采集的图像帧数；
S2013：按照激光旋切扫描一圈所需的第一周期以及所述图像帧数确定所述高速相机的采集频率；
S2014：按照所述采集频率在激光扫描一层的过程中顺序采集多个第二加工图像；
S2015：根据所有第二加工图像叠加后所形成的叠加图像对将气膜孔按照采集顺序划分为多个检测区域。
对于上述实现方式，在一些示例中，所述基于所述第一加工图像中的亮斑与暗斑尺寸确定激光旋切扫描一圈所需采集的图像帧数，包括：
针对所述第一加工图像进行像素分割，获得多个像素点；
根据分解得到的各像素点的灰度值以及面积确定所述第一加工图像中的亮斑面积和暗斑面积；
根据所述第一加工图像中的亮斑面积和暗斑面积获取所述第一加工图像中的亮斑直径与暗斑直径；
根据所述第一加工图像中的亮斑直径与暗斑直径确定激光加工过程中扫描一圈所需采集的图像帧数。
对于上述示例，在具体实施过程中，当采集到第一加工图像后，可以将第一加工图像保存至数据处理子系统112，本发明实施例以桌上型计算机为例，该计算机可以针对采集到的第一加工图像使用常规的图像锐化算法进行第一预处理，以增强第一加工图像中灰度跳变部分的显示；此外，通常高速相机采集到的亮斑并非一个规则的圆斑，其形状类似一个椭圆，所以，得到更精确的亮斑直径d1与暗斑直径d2的数值，还需要对亮斑的椭圆成像进行第二预处理，以得到规则的圆形的亮斑。
通过完成上述图像预处理过程后，为了获得亮斑直径d1与暗斑直径d2，可以首先确定亮斑面积
Figure BDA0002838109570000076
以及暗斑面积
Figure BDA0002838109570000077
为了获得以上两个面积值，可以对整个CCD相机111的视野依据像素点进行分割，分割后的每个像素点如图3中的白色边框区域所示。设定每个像素点的平均灰度值和对应的面积分别记为I(i,j)和S(i,j)，其中，i，j表示像素点的位置坐标，那么就可以根据下式从第一加工图像中获取亮斑面积
Figure BDA0002838109570000071
和暗斑面积
Figure BDA0002838109570000072
Figure BDA0002838109570000073
其中，Sr(i，j)表示第r个像素点的坐标，n表示亮斑区域内的像素总数，m表示暗斑区域内的像素总数。
由于亮斑与暗斑均为圆形，所以在获取亮斑面积
Figure BDA0002838109570000074
和暗斑面积
Figure BDA0002838109570000075
之后，就可以根据下式计算得出亮斑直径d1与暗斑直径d2：
Figure BDA0002838109570000081
在获得亮斑直径d1与暗斑直径d2之后，就可以根据
Figure BDA0002838109570000082
计算获得激光加工过程中扫描一圈所需采集的图像帧数N；其中，δ为修正参数，具体计算公式如下：
Figure BDA0002838109570000083
其中，mod为取余运算符号。
当获得上述激光加工过程中扫描一圈所需采集的图像帧数N之后，就可以利用激光旋切扫描一圈所需的第一周期t以及所述图像帧数N相除从而获得CCD相机111的采集频率为t/N。可以理解地，激光旋切扫描一圈所需的第一周期t以可以由激光加工设备1中旋切扫描模块13的扫描速度参数确定。
基于前述示例，在一些优选示例中，所述按照所述采集频率在激光扫描一层的过程中顺序采集多个第二加工图像，包括：
获取激光加工过程中扫描一层所需的扫描圈数；
根据所述扫描圈数进行扫描，并在扫描过程中按照所述采集频率顺序地采集多个第二加工图像。
基于上述优选示例，所述根据所有第二加工图像叠加后所形成的叠加图像对将气膜孔按照采集顺序划分为多个检测区域，包括：
按照所在的第二加工图像的采集顺序将所述叠加图像中的亮斑划分为对应的检测区域；其中，各所述检测区域的顺序与所述叠加图像中各亮斑所在第二加工图像的采集顺序一致。
具体来说，将CCD相机111在激光加工过程中扫描一圈所采集第二加工图像依据采集的先后顺序进行图像叠加处理，其目的是将激光扫描一圈后成像图片依据光斑大小进行划分多个检测区域，从而能够创建用于进行区域划分的模板。如图5所示，图中每个L代表亮斑所占的检测区域，图5为激光扫描一层过程中创建的区域划分模板图像叠加效果，设定激光扫描一层需要以同心圆的方式扫描3圈，其中，L1至L14为激光扫描第一圈后依据光斑轨迹创建的区域划分模板，L15至L21为激光扫描第二圈后依据光斑轨迹创建的区域划分模板，L22为激光扫描第三圈后依据光斑轨迹创建的区域划分模板。基于图5所示的模板示例，则将气膜孔按照采集顺序完成检测区域的划分。
在完成检测区域划分之后，就可以在激光加工过程中，根据实时采集图像中亮斑所处区域的灰度值来确定是否被加工穿透。
在一些可能的实现方式中，所述获取实时采集图像中的亮斑在所有检测区域内所处的目标检测区域，包括：
获取所述实时采集图像中的亮斑与各检测区域中心位置之间的距离；
将距离小于设定阈值的检测区域确定为所述目标检测区域。
对于上述实现方式，举例来说，以图5所示的区域为例，可以获取每个检测区域的中心位置坐标L1(x1,y1)、L2(x2,y2)、L3(x3,y3)、L4(x4,y4)……L22(x22,y22)；设定实时采集图像中亮斑的圆心位置坐标为p(x,y)，则可以利用
Figure BDA0002838109570000091
来判定亮斑所在的目标检测区域，其中xi、yi为第i检测区域的中心位置坐标。
对于图2所示的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述根据所述目标检测区域的灰度值确定所述目标监测区域的灰度值变化趋势，包括：
根据所述目标检测区域在所述实时采集图像中的灰度值以及所述目标检测区域在所述实时采集图像之前设定数目的历史采集图像中灰度值确定所述目标检测区域的平均灰度值。
对于上述实现方式，在一些示例中，相应于所述目标监测区域的灰度值变化趋势符合设定的判据，确定所述气膜孔的目标检测区域已穿透，包括：
当所述目标检测区域的平均灰度值小于设定的判定阈值，确定所述气膜孔的目标检测区域已穿透。
需要说明的是，当检测区域被穿透时，其激光焦点所形成的亮斑的灰度值会产生明显的下降；因此，本发明实施例利用各检测区域的亮斑平均灰度值确定灰度值是否下降，进而确定各检测区域是否被穿透。举例来说，在t时刻完成实时采集图像的采集后，可以通过数据处理子系统112读取并更新第k个检测区域，即目标检测区域在t时刻的灰度值I(t)，图6示出了部分检测区域在对应的实时采集图像中的灰度值；随后，基于t时刻的灰度值I(t)以及在t时刻之前总共n次实时采集所得到的目标检测区域的灰度值按照下式进行计算，获得目标检测区域的平均灰度值：
Figure BDA0002838109570000101
其中，Itn为连续n次检测到的平均灰度值，n为目标检测区域的检测次数，I(t)为实时采集所得到的灰度值。可以理解地，随着激光加工的进行，每个目标检测区域的平均灰度值会逐渐降低，如目标检测区域连续n次检测到的平均灰度值Itn衰减至设定判定阈值
Figure BDA0002838109570000102
以下，则可视为该目标检测区域被完全穿透，其中，
Figure BDA0002838109570000103
可以根据工件材料和加工工件时的扫描参数按照实际情况进行设置。
对于图2所示的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：
在确定所述气膜孔的目标检测区域已穿透后，确定后续激光加工过程中所述激光光束到达所述目标检测区域的关闭时刻；
控制激光器在所述关闭时刻处于关闭状态。
具体来说，可以将激光扫描轨迹与激光扫描一圈所用的时间相对应，从而获取到激光加工至目标检测区域的时刻，并且在该时刻关闭激光器11以停止对该目标检测区域进行加工。所以当通过前述内容确定目标检测区域被穿透后，则可以通过数据处理子系统112在相应的时刻向激光器11发送关闭指令，从而停止激光器11对已穿透的目标检测区域继续加工。
基于前述技术方案相同的发明构思，参见图7，其示出了本发明实施例提供的利用高速相机识别气膜孔穿透区域的系统70，所述系统70可以包括：划分部分71，获取部分72，确定部分73以及判定部分74；其中，
所述划分部分71，经配置为利用高速相机在激光加工气膜孔过程中所采集的待处理图像将气膜孔按照设定的采集顺序划分为多个检测区域；
所述获取部分72，经配置为获取实时采集图像中的亮斑在所有检测区域内所处的目标检测区域；
所述确定部分73，经配置为根据所述目标检测区域的灰度值确定所述目标监测区域的灰度值变化趋势；
所述判定部分74，经配置为相应于所述目标监测区域的灰度值变化趋势符合设定的判据，确定所述气膜孔的目标检测区域已穿透。
在上述方案中，划分部分71，经配置为：
利用高速相机在激光加工气膜孔过程中采集单张第一加工图像；
基于所述第一加工图像中的亮斑与暗斑尺寸确定激光旋切扫描一圈所需采集的图像帧数；
按照激光旋切扫描一圈所需的第一周期以及所述图像帧数确定所述高速相机的采集频率；
按照所述采集频率在激光扫描一层的过程中顺序采集多个第二加工图像；
根据所有第二加工图像叠加后所形成的叠加图像对将气膜孔按照采集顺序划分为多个检测区域。
在上述方案中，划分部分71，经配置为：
针对所述第一加工图像进行像素分割，获得多个像素点；
根据分解得到的各像素点的灰度值以及面积确定所述第一加工图像中的亮斑面积和暗斑面积；
根据所述第一加工图像中的亮斑面积和暗斑面积获取所述第一加工图像中的亮斑直径与暗斑直径；
根据所述第一加工图像中的亮斑直径与暗斑直径确定激光加工过程中扫描一圈所需采集的图像帧数。
在上述方案中，划分部分71，经配置为：
获取激光加工过程中扫描一层所需的扫描圈数；
根据所述扫描圈数进行扫描，并在扫描过程中按照所述采集频率顺序地采集多个第二加工图像。
在上述方案中，划分部分71，经配置为：
按照所在的第二加工图像的采集顺序将所述叠加图像中的亮斑划分为对应的检测区域；其中，各所述检测区域的顺序与所述叠加图像中各亮斑所在第二加工图像的采集顺序一致。
在上述方案中，所述获取部分72，经配置为：
获取所述实时采集图像中的亮斑与各检测区域中心位置之间的距离；
将距离小于设定阈值的检测区域确定为所述目标检测区域。
在上述方案中，所述确定部分73，经配置为：
根据所述目标检测区域在所述实时采集图像中的灰度值以及所述目标检测区域在所述实时采集图像之前设定数目的历史采集图像中灰度值确定所述目标检测区域的平均灰度值。
在上述方案中，所述判定部分74，经配置为：
当所述目标检测区域的平均灰度值小于设定的判定阈值，确定所述气膜孔的目标检测区域已穿透。
在上述方案中，参见图8，所述系统70还包括：
控制部分75，经配置为：在确定所述气膜孔的目标检测区域已穿透后，确定后续激光加工过程中所述激光光束到达所述目标检测区域的关闭时刻；以及，控制激光器在所述关闭时刻处于关闭状态。
可以理解地，在本实施例中，“部分”可以是部分电路、部分处理器、部分程序或软件等等，当然也可以是单元，还可以是模块也可以是非模块化的。
另外，在本实施例中的各组成部分可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中，基于这样的理解，本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或processor(处理器)执行本实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
因此，本实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有利用高速相机实现气膜孔穿透区域实时识别的程序，所述利用高速相机实现气膜孔穿透区域实时识别的程序被至少一个处理器执行时实现上述技术方案中所述利用高速相机实现气膜孔穿透区域实时识别的方法步骤。
基于上述利用高速相机识别气膜孔穿透区域的系统70以及计算机存储介质，参见图9，其示出了利用高速相机识别气膜孔穿透区域的系统70的硬件组成结构，可以包括：高速相机91以及数据处理子系统92；其中，
所述高速相机91，用于在激光加工气膜孔过程中采集待处理图像；以及在激光加工气膜孔过程中实时采集图像；
所述数据处理子系统92，经配置为利用所述待处理图像将气膜孔按照设定的采集顺序划分为多个检测区域；
以及，获取所述实时采集图像中的亮斑在所有检测区域内所处的目标检测区域；
以及，根据所述目标检测区域的灰度值确定所述目标监测区域的灰度值变化趋势；
以及，相应于所述目标监测区域的灰度值变化趋势符合设定的判据，确定所述气膜孔的目标检测区域已穿透。
具体来说，所述数据处理子系统92可通过如图10所示的计算设备93实现，如图10所示，该计算设备93包括通信接口931，存储器932和处理器933；各个组件通过总线系统934耦合在一起。可理解，总线系统934用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统934除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图10中将各种总线都标为总线系统934。其中，
所述通信接口931，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；
所述存储器932，用于存储能够在所述处理器933上运行的计算机程序；
所述处理器933，用于在运行所述计算机程序时，执行以下步骤：
利用所述待处理图像将气膜孔按照设定的采集顺序划分为多个检测区域；
以及，获取所述实时采集图像中的亮斑在所有检测区域内所处的目标检测区域；
以及，根据所述目标检测区域的灰度值确定所述目标监测区域的灰度值变化趋势；
以及，相应于所述目标监测区域的灰度值变化趋势符合设定的判据，确定所述气膜孔的目标检测区域已穿透。
可以理解，本发明实施例中的存储器932可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synch Link DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，DRRAM)。本文描述的系统和方法的存储器932旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
而处理器933可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器933中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器933可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器932，处理器933读取存储器932中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuits，ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、数字信号处理设备(DSP Device，DSPD)、可编程逻辑设备(Programmable LogicDevice，PLD)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。
对于软件实现，可通过执行本文所述功能的模块(例如过程、函数等)来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。
具体来说，处理器933还配置为运行所述计算机程序时，执行前述技术方案中由数据处理子系统所实现或执行的步骤或任务，这里不再进行赘述。
需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种利用高速相机识别气膜孔穿透区域的方法，其特征在于，所述方法包括：
利用高速相机在激光加工气膜孔过程中所采集的待处理图像将气膜孔按照设定的采集顺序划分为多个检测区域；
获取实时采集图像中的亮斑在所有检测区域内所处的目标检测区域；
根据所述目标检测区域的灰度值确定所述目标监测区域的灰度值变化趋势；
相应于所述目标监测区域的灰度值变化趋势符合设定的判据，确定所述气膜孔的目标检测区域已穿透。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用高速相机在激光加工气膜孔过程中所采集的待处理图像将气膜孔按照设定的采集顺序划分为多个检测区域，包括：
利用高速相机在激光加工气膜孔过程中采集单张第一加工图像；
基于所述第一加工图像中的亮斑与暗斑尺寸确定激光旋切扫描一圈所需采集的图像帧数；
按照激光旋切扫描一圈所需的第一周期以及所述图像帧数确定所述高速相机的采集频率；
按照所述采集频率在激光扫描一层的过程中顺序采集多个第二加工图像；
根据所有第二加工图像叠加后所形成的叠加图像对将气膜孔按照采集顺序划分为多个检测区域。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一加工图像中的亮斑与暗斑尺寸确定激光旋切扫描一圈所需采集的图像帧数，包括：
针对所述第一加工图像进行像素分割，获得多个像素点；
根据分解得到的各像素点的灰度值以及面积确定所述第一加工图像中的亮斑面积和暗斑面积；
根据所述第一加工图像中的亮斑面积和暗斑面积获取所述第一加工图像中的亮斑直径与暗斑直径；
根据所述第一加工图像中的亮斑直径与暗斑直径确定激光加工过程中扫描一圈所需采集的图像帧数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，按照所述采集频率在激光扫描一层的过程中顺序采集多个第二加工图像，包括：
获取激光加工过程中扫描一层所需的扫描圈数；
根据所述扫描圈数进行扫描，并在扫描过程中按照所述采集频率顺序地采集多个第二加工图像。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所有第二加工图像叠加后所形成的叠加图像对将气膜孔按照采集顺序划分为多个检测区域，包括：
按照所在的第二加工图像的采集顺序将所述叠加图像中的亮斑划分为对应的检测区域；其中，各所述检测区域的顺序与所述叠加图像中各亮斑所在第二加工图像的采集顺序一致。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取实时采集图像中的亮斑在所有检测区域内所处的目标检测区域，包括：
获取所述实时采集图像中的亮斑与各检测区域中心位置之间的距离；
将距离小于设定阈值的检测区域确定为所述目标检测区域。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标检测区域的灰度值确定所述目标监测区域的灰度值变化趋势，包括：
根据所述目标检测区域在所述实时采集图像中的灰度值以及所述目标检测区域在所述实时采集图像之前设定数目的历史采集图像中灰度值确定所述目标检测区域的平均灰度值；
相应地，所述相应于所述目标监测区域的灰度值变化趋势符合设定的判据，确定所述气膜孔的目标检测区域已穿透，包括：
当所述目标检测区域的平均灰度值小于设定的判定阈值，确定所述气膜孔的目标检测区域已穿透。
8.一种利用高速相机识别气膜孔穿透区域的系统，其特征在于，所述系统包括：划分部分，获取部分，确定部分以及判定部分；其中，
所述划分部分，经配置为利用高速相机在激光加工气膜孔过程中所采集的待处理图像将气膜孔按照设定的采集顺序划分为多个检测区域；
所述获取部分，经配置为获取实时采集图像中的亮斑在所有检测区域内所处的目标检测区域；
所述确定部分，经配置为根据所述目标检测区域的灰度值确定所述目标监测区域的灰度值变化趋势；
所述判定部分，经配置为相应于所述目标监测区域的灰度值变化趋势符合设定的判据，确定所述气膜孔的目标检测区域已穿透。
9.一种利用高速相机识别气膜孔穿透区域的系统，其特征在于，所述系统包括：高速相机以及数据处理子系统；其中，
所述高速相机，用于在激光加工气膜孔过程中采集待处理图像；以及在激光加工气膜孔过程中实时采集图像；
所述数据处理子系统，经配置为利用所述待处理图像将气膜孔按照设定的采集顺序划分为多个检测区域；
以及，获取所述实时采集图像中的亮斑在所有检测区域内所处的目标检测区域；
以及，根据所述目标检测区域的灰度值确定所述目标监测区域的灰度值变化趋势；
以及，相应于所述目标监测区域的灰度值变化趋势符合设定的判据，确定所述气膜孔的目标检测区域已穿透。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有利用高速相机实现气膜孔穿透区域实时识别的程序，所述利用高速相机实现气膜孔穿透区域实时识别的程序被至少一个处理器执行权利要求1至7任一项所述的利用高速相机识别气膜孔穿透区域的方法的步骤。
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