(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210163059.7 (22)申请日 2022.02.22 (71)申请人 上海电力大 学 地址 201306 上海市浦东 新区沪城环路 1851号 (72)发明人 初凤红　温豪　曾俊冬　卞正兰　 胡安铎　黄琼　 (74)专利代理 机构 南京禹为知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 32272 专利代理师 沈鑫 (51)Int.Cl. B23K 9/095(2006.01) B23K 9/32(2006.01) H04N 5/232(2006.01) (54)发明名称 一种基于分时复用的熔池图像平行式采集 方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于分时复用的熔池图 像平行式采集方法， 包括： 安装日常图像采集模 块和焊接图像采集模块， 并将其调焦齿轮置于初 始位置， 利用聚焦算法控制二者同步聚焦； 采集 电焊机的电压信号和电流信号， 并做 “与”操作； 若“与”操作结果为0， 通过计算机终端所获取的 环境信息设置焊接前焊接工具的安装位置； 电焊 机起弧后自动关闭日常图像采集模块， 启用焊接 图像采集模块采集焊接信息、 熔池图像， 将焊接 信息通过相机坐标系转换至日常图像采集模块 的拍摄角度； 电焊机熄弧后自动关闭焊接图像采 集模块， 启用日常图像采集模块采集焊接环境信 息， 检查焊接完成情况。 本发明具有双摄像头同 步自动聚焦、 采集焊接信息完整、 操作简单和可 靠性高等优点。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 114473140 A 2022.05.13 CN 114473140 A 1.一种基于分时复用的熔池图像平行式采集方法， 其特 征在于， 包括： 基于预设的安装条件安装日常图像采集模块和焊接图像采集模块， 并将其调焦齿轮置 于初始位置， 利用自动聚焦算法控制二 者同步聚焦； 聚焦完成后， 采集电焊机的 电压信号和电流信号， 对所采集的 电压信号和电流信号做 “与”操作； 若“与”操作结果为0， 通过计算机终端所获取的环境信息设置焊接前焊接工具的安装 位置， 完成焊接前的准备工作； 电焊机起弧后自动关闭所述日常图像采集模块， 启用所述焊接图像采集模块采集焊接 信息， 采集熔池图像， 并将所述焊接信息通过相机坐标系转换至所述日常图像采集模块的 拍摄角度； 电焊机熄弧后自动关闭所述焊接图像采集模块， 启用所述日常图像采集模块采集焊接 环境信息， 检查焊接 完成情况。 2.如权利要求1所述的基于分时复用的熔池图像平行式采集方法， 其特征在于， 所述预 设的安装条件 包括： 所述日常图像采集模块和所述焊接图像采集模块的安装间距为： 0≤d≤2L*tanγ ‑η(2L*tanγ+h)， η ≥6 0％ 其中， d表示日常图像采集模块和焊接 图像采集模块的间距， L表示摄像机镜头的工作 距离， γ表 示摄像机镜头的视场角， η表示两个图像采集模块的画 面信息重合率， h表示相机 靶面高度。 3.如权利要求2所述的基于分时复用的熔池图像平行式采集方法， 其特征在于， 所述焊 接图像采集模块所采集的熔池信息可通过相机坐标系转换至日常图像采集模块的拍摄视 角， 转换关系为： (x1,y1,z1)＝(x2,y2,‑z2) 其中， (x1,y1,z1)表示日常图像采集模块摄像机靶面上的坐标， (x2,y2,z2)表示焊接图 像采集模块摄 像机靶面上的坐标。 4.如权利要求1～3任一所述的基于分时复用的熔池图像平行式采集方法， 其特征在 于， 所述日常图像采集模块和所述焊接图像采集模块的画面信息 重合率 η 的计算公式为： 5.如权利要求4所述的基于分时复用的熔池图像平行式采集方法， 其特征在于： 定义所 述日常图像采集模块和所述焊接图像采集模块的画面信息重合率大于60％以确保同步聚 焦的准确度。 6.如权利要求1所述的基于分时复用的熔池图像平行式采集方法， 其特征在于： 所述自 动聚焦算法通过计算机提取焊枪尖端的图像特征， 采用基于频域的评价方法， 对焊接图像 特征进行评价， 基于频域的图像质量评价方法的理论依据为越清晰的图像其频域变换后的 高频成分越多。 7.如权利要求6所述的基于分时复用的熔池图像平行式采集方法， 其特征在于： 所述基 于频域的图像质量评价方法采用离 散傅里叶函数， 所述离 散傅里叶函数 ‑DFT为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114473140 A 2其中， M,N表示输入图像的高和宽， u,v表示频率分量， x,y表示图像 像素点。 8.如权利要求1、 6、 7任一所述的基于分时复用的熔池图像平行式采集方法， 其特征在 于： 对所述焊接图像特征进 行评价， 其图像清晰度评价函数包括信噪比、 聚焦范围、 计算量、 重复精度和是否具有单峰性。 9.如权利要求8所述的基于分时复用的熔池图像平行式采集方法， 其特征在于： 采用电 流传感器和电压传感器采集所述电焊机的电压信号和电流信号并对其做 “与”操作， 若结果 为“0”， 则将所述日常图像采集模块的数据传输至计算机终端； 若 结果为“1”， 则将所述焊接 图像采集模块的数据做相机坐标系转换并传输 至计算机终端。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114473140 A 3