CN112734782A - 一种激光路径规划视觉算法 - Google Patents

一种激光路径规划视觉算法 Download PDF

Info

Publication number
CN112734782A
CN112734782A CN202110095334.1A CN202110095334A CN112734782A CN 112734782 A CN112734782 A CN 112734782A CN 202110095334 A CN202110095334 A CN 202110095334A CN 112734782 A CN112734782 A CN 112734782A
Authority
CN
China
Prior art keywords
contour
circle
path planning
cutting
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110095334.1A
Other languages
English (en)
Inventor
贾斌
张志强
赵天卓
周玉梅
于旭东
郭靖
肖红
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhongke Heguang Tianjin Application Laser Technology Research Institute Co ltd
University of Chinese Academy of Sciences
Aerospace Information Research Institute of CAS
Original Assignee
Zhongke Heguang Tianjin Application Laser Technology Research Institute Co ltd
University of Chinese Academy of Sciences
Aerospace Information Research Institute of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhongke Heguang Tianjin Application Laser Technology Research Institute Co ltd, University of Chinese Academy of Sciences, Aerospace Information Research Institute of CAS filed Critical Zhongke Heguang Tianjin Application Laser Technology Research Institute Co ltd
Priority to CN202110095334.1A priority Critical patent/CN112734782A/zh
Publication of CN112734782A publication Critical patent/CN112734782A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/10—Segmentation; Edge detection
    • G06T7/13—Edge detection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/20—Image enhancement or restoration by the use of local operators
    • G06T5/30—Erosion or dilatation, e.g. thinning
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/10—Segmentation; Edge detection
    • G06T7/136—Segmentation; Edge detection involving thresholding
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes
    • G06T7/62—Analysis of geometric attributes of area, perimeter, diameter or volume

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

本发明是一种激光路径规划视觉算法，包括步骤如下：先移动镜头，确保待切割孔位在区域之内；拍照，获取原图；对原图进行拉普拉斯变换，增强图像边缘差异；进行膨胀操作，放大边缘区域；阈值分割，突出边缘；找出最大面积的原型；找出的孔位，在拉普拉斯变换图像基础上，进行阈值分割；找出轮廓，并合并相近的轮廓，最后提取出最大的轮廓；通过轮廓得出拟合圆，拟合出来的弧即为带切割弧，也是切割路径。在激光切割头加装工业相机，用于孔识别以及切割点的查找和定位计算，可以快速的进行圆形补齐和切割路径规划。通过视觉算法，可以在0.5秒内完成路径规划，可以快速实现拟切割点的定位和识别。

Description

一种激光路径规划视觉算法
技术领域
本发明涉及激光切割视觉技术领域，尤其涉及一种激光路径规划视觉算法。
背景技术
在传统铁塔作业过程中，塔材螺孔因加工原因导致打孔不全或者空位对齐不到位等情况时有发生；激光切割过程中人工去找出错孔需要的补偿切割位置是非常危险和效率低下的。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种激光路径规划视觉算法。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种激光路径规划视觉算法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤①，先移动镜头，确保待切割孔位在区域之内；拍照，获取原图；
步骤②，对原图进行拉普拉斯变换，增强图像边缘差异；
步骤③，进行膨胀操作，放大边缘区域；
步骤④，阈值分割，突出边缘；
步骤⑤，找出最大面积的原型，即现实中的上层钢板的孔位，此处得出的原型标记为圆R01；
步骤⑥，根据步骤⑤找出的孔位，在拉普拉斯变换图像基础上，进行阈值分割；
步骤⑦，找出轮廓，并合并相近的轮廓，最后提取出最大的轮廓；
步骤⑧，通过轮廓得出拟合圆，拟合出来的弧即为带切割弧，也是切割路径。
特别的，步骤①中的镜头为200W像素工业相机的镜头，且配备定制光源。
特别的，步骤④阈值分割形成二值化图像。
特别的，根据二值化图像得出掩膜范围。
特别的，步骤⑦中通过连通域找到轮廓，并判断轮廓是否满足设定的面积和圆度阈值，满足要求进行步骤⑧，否则进行步骤①。
特别的，步骤⑧中通过轮廓拟合得到上圆，再进行动态阈值分割，后圆连通域，之后得到前圆后圆轮廓，前圆轮廓和后圆轮廓的交点为A和B，几何求解后圆圆心，即圆弧中心C。
本发明的有益效果是：在激光切割头加装工业相机，用于孔识别以及切割点的查找和定位计算，可以快速的进行圆形补齐和切割路径规划。通过视觉算法，可以在0.5秒内完成路径规划，可以快速实现拟切割点的定位和识别。
附图说明
图1为本发明的算法流程图；
图2为处理效果图；
图3为实际切割效果图；
以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1至图3所示，一种激光路径规划视觉算法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤①，先移动镜头，确保待切割孔位在区域之内；拍照，获取原图；
步骤②，对原图进行拉普拉斯变换，增强图像边缘差异；
步骤③，进行膨胀操作，放大边缘区域；
步骤④，阈值分割，突出边缘；
步骤⑤，找出最大面积的原型，即现实中的上层钢板的孔位，此处得出的原型标记为圆R01；
步骤⑥，根据步骤⑤找出的孔位，在拉普拉斯变换图像基础上，进行阈值分割；
步骤⑦，找出轮廓，并合并相近的轮廓，最后提取出最大的轮廓；
步骤⑧，通过轮廓得出拟合圆，拟合出来的弧即为带切割弧，也是切割路径。
特别的，步骤①中的镜头为200W像素工业相机的镜头，且配备定制光源。
特别的，步骤④阈值分割形成二值化图像。
特别的，根据二值化图像得出掩膜范围。
特别的，步骤⑦中通过连通域找到轮廓，并判断轮廓是否满足设定的面积和圆度阈值，满足要求进行步骤⑧，否则进行步骤①。
特别的，步骤⑧中通过轮廓拟合得到上圆，再进行动态阈值分割，后圆连通域，之后得到前圆后圆轮廓，前圆轮廓和后圆轮廓的交点为A和B，几何求解后圆圆心，即圆弧中心C。
实施例1
一种激光路径规划视觉算法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤①，先移动镜头，确保待切割孔位在区域之内；拍照，获取原图；
步骤②，对原图进行拉普拉斯变换，增强图像边缘差异；
步骤③，进行膨胀操作，放大边缘区域；
步骤④，阈值分割，突出边缘；
步骤⑤，找出最大面积的原型，即现实中的上层钢板的孔位，此处得出的原型标记为圆R01；
步骤⑥，根据步骤⑤找出的孔位，在拉普拉斯变换图像基础上，进行阈值分割；
步骤⑦，找出轮廓，并合并相近的轮廓，最后提取出最大的轮廓；
步骤⑧，通过轮廓得出拟合圆，拟合出来的弧即为带切割弧，也是切割路径。
特别的，步骤①中的镜头为200W像素工业相机的镜头，且配备定制光源。
特别的，步骤④阈值分割形成二值化图像。
特别的，根据二值化图像得出掩膜范围。
特别的，步骤⑦中通过连通域找到轮廓，并判断轮廓是否满足设定的面积和圆度阈值，满足要求进行步骤⑧，否则进行步骤①。
特别的，步骤⑧中通过轮廓拟合得到上圆，再进行动态阈值分割，后圆连通域，之后得到前圆后圆轮廓，前圆轮廓和后圆轮廓的交点为A和B，几何求解后圆圆心，即圆弧中心C。
图像采用200W像素工业相机拍摄，配备定制光源，算法有限采用图像灰度化、膨胀腐蚀、阈值分割等图像处理方式；利用识别出来的信息，对拍照的塔材进行分层处理，确定上层待切割塔材的螺孔位置，最后运用几何学知识进行圆形路径拟合，并校验规划路径的合理性，确保0.5s以内得出结果，保证时效性。利用机器视觉方法规划切割路径，并控制执行系统进行运动和激光出光，能够达到自动切割的目的，提高了精准度。
在实际实验中，下部圆直径实际测量值为21.02mm，视觉系统识别的下部圆，即虚线圆的直径为20.96mm，切割完成后，实际直径为21.04mm。可见，加工误差较小，可使螺栓穿过后锁紧角钢。由此可见，本发明的实现可以快速、精确的进行切割路径规划，辅助激光切割作业，相较于人工寻找切割点，视觉的方式更加迅速、准确，而且可以实现无人化作业，更加的安全。
在激光切割头加装工业相机，用于孔识别以及切割点的查找和定位计算，可以快速的进行圆形补齐和切割路径规划。通过视觉算法，可以在0.5秒内完成路径规划，可以快速实现拟切割点的定位和识别。
实施例2
一种激光路径规划视觉算法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤①，先移动镜头，确保待切割孔位在区域之内；拍照，获取原图；
步骤②，对原图进行拉普拉斯变换，增强图像边缘差异；
步骤③，进行膨胀操作，放大边缘区域；
步骤④，阈值分割，突出边缘；
步骤⑤，找出最大面积的原型，即现实中的上层钢板的孔位，此处得出的原型标记为圆R01；
步骤⑥，根据步骤⑤找出的孔位，在拉普拉斯变换图像基础上，进行阈值分割；
步骤⑦，找出轮廓，并合并相近的轮廓，最后提取出最大的轮廓；
步骤⑧，通过轮廓得出拟合圆，拟合出来的弧即为带切割弧，也是切割路径。
特别的，步骤④阈值分割形成二值化图像。
特别的，根据二值化图像得出掩膜范围。
特别的，步骤⑦中通过连通域找到轮廓，并判断轮廓是否满足设定的面积和圆度阈值，满足要求进行步骤⑧，否则进行步骤①。
特别的，步骤⑧中通过轮廓拟合得到上圆，再进行动态阈值分割，后圆连通域，之后得到前圆后圆轮廓，前圆轮廓和后圆轮廓的交点为A和B，几何求解后圆圆心，即圆弧中心C。
图像采用200W像素工业相机拍摄，配备定制光源，算法有限采用图像灰度化、膨胀腐蚀、阈值分割等图像处理方式；利用识别出来的信息，对拍照的塔材进行分层处理，确定上层待切割塔材的螺孔位置，最后运用几何学知识进行圆形路径拟合，并校验规划路径的合理性，确保0.5s以内得出结果，保证时效性。利用机器视觉方法规划切割路径，并控制执行系统进行运动和激光出光，能够达到自动切割的目的，提高了精准度。
在激光切割头加装工业相机，用于孔识别以及切割点的查找和定位计算，可以快速的进行圆形补齐和切割路径规划。通过视觉算法，可以在0.5秒内完成路径规划，可以快速实现拟切割点的定位和识别。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种激光路径规划视觉算法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤①，先移动镜头，确保待切割孔位在区域之内；拍照，获取原图；
步骤②，对原图进行拉普拉斯变换，增强图像边缘差异；
步骤③，进行膨胀操作，放大边缘区域；
步骤④，阈值分割，突出边缘；
步骤⑤，找出最大面积的原型，即现实中的上层钢板的孔位，此处得出的原型标记为圆R01；
步骤⑥，根据步骤⑤找出的孔位，在拉普拉斯变换图像基础上，进行阈值分割；
步骤⑦，找出轮廓，并合并相近的轮廓，最后提取出最大的轮廓；
步骤⑧，通过轮廓得出拟合圆，拟合出来的弧即为带切割弧，也是切割路径。
2.根据权利要求1所述的激光路径规划视觉算法，其特征在于，步骤①中的镜头为200W像素工业相机的镜头，且配备定制光源。
3.根据权利要求1所述的激光路径规划视觉算法，其特征在于，步骤④阈值分割形成二值化图像。
4.根据权利要求3所述的激光路径规划视觉算法，其特征在于，根据二值化图像得出掩膜范围。
5.根据权利要求1所述的激光路径规划视觉算法，其特征在于，步骤⑦中通过连通域找到轮廓，并判断轮廓是否满足设定的面积和圆度阈值，满足要求进行步骤⑧，否则进行步骤①。
6.根据权利要求1所述的激光路径规划视觉算法，其特征在于，步骤⑧中通过轮廓拟合得到上圆，再进行动态阈值分割，后圆连通域，之后得到前圆后圆轮廓，前圆轮廓和后圆轮廓的交点为A和B，几何求解后圆圆心，即圆弧中心C。
CN202110095334.1A 2021-01-25 2021-01-25 一种激光路径规划视觉算法 Pending CN112734782A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110095334.1A CN112734782A (zh) 2021-01-25 2021-01-25 一种激光路径规划视觉算法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110095334.1A CN112734782A (zh) 2021-01-25 2021-01-25 一种激光路径规划视觉算法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112734782A true CN112734782A (zh) 2021-04-30

Family

ID=75594273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110095334.1A Pending CN112734782A (zh) 2021-01-25 2021-01-25 一种激光路径规划视觉算法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112734782A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114406502A (zh) * 2022-03-14 2022-04-29 扬州市振东电力器材有限公司 激光金属切割方法及系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108647713A (zh) * 2018-05-07 2018-10-12 宁波华仪宁创智能科技有限公司 胚胎边界识别与激光轨迹拟合方法
CN111299577A (zh) * 2020-02-29 2020-06-19 华中科技大学 一种基于智能扫描路径规划的slm成形方法及产品

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108647713A (zh) * 2018-05-07 2018-10-12 宁波华仪宁创智能科技有限公司 胚胎边界识别与激光轨迹拟合方法
CN111299577A (zh) * 2020-02-29 2020-06-19 华中科技大学 一种基于智能扫描路径规划的slm成形方法及产品

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杜勇等: "基于机器视觉的便携式激光切割系统设计", 《制造技术与机床》 *
杜勇等: "智能远距离激光切割控制系统设计与研究", 《机械制造与自动化》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114406502A (zh) * 2022-03-14 2022-04-29 扬州市振东电力器材有限公司 激光金属切割方法及系统
CN114406502B (zh) * 2022-03-14 2022-11-25 扬州市振东电力器材有限公司 激光金属切割方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shah et al. Butt welding joints recognition and location identification by using local thresholding
US20160159011A1 (en) Vision System for Selective Tridimensional Repair Using Additive Manufacturing
US20110282492A1 (en) Method of controlling a robotic tool
CN104439698A (zh) 用于激光加工系统的标定方法及装置
Liu et al. Precise initial weld position identification of a fillet weld seam using laser vision technology
KR102272649B1 (ko) 작업 품질 검사 기능을 구비한 레이저 클리닝 장치 및 그 방법
CN112388186B (zh) 一种气膜孔位置定位方法、装置、电子设备和存储介质
CN112734782A (zh) 一种激光路径规划视觉算法
CN103894737A (zh) 基于图像识别的智能切割工艺
CN112756783A (zh) 一种激光焊接跟踪过程中焊接匙孔偏移量确定方法
CN204075506U (zh) 激光焦点辅助定位装置以及激光加工头
CN106735869B (zh) 用于数控加工设备的激光视觉非接触式定位方法
CN112620926B (zh) 一种焊点追踪方法、装置及存储介质
TW201822934A (zh) 雷射切割功率調整系統及其功率調整方法
CN115770988A (zh) 一种基于点云环境理解的焊接机器人智能示教方法
CN108705689B (zh) 大口径精密光学晶体表面微缺陷修复用自动对刀工艺方法
CN115990705A (zh) 一种基于视觉识别的激光切割头光束对中调节方法
CN205129209U (zh) 一种基于机器人焊接的自动寻迹焊接系统
CN113649668B (zh) 一种工件模板点云生成方法、装置、计算机及存储介质
CN115194345A (zh) 一种针对激光切割设备自动检测调整方法、设备及介质
Wang et al. Multilayer positioning strategy for tubesheet welding robot based on point cloud model
CN112719290B (zh) 工件的制造方法和制造系统
WO2022229164A3 (de) Verfahren und system zur herstellung mikrostrukturierter komponenten
CN111151932A (zh) 一种厚板焊接机器人的焊接控制方法
CN110977183A (zh) 一种超声波焊头的加工系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20210430