(19)中华 人民共和国 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 202111601214.0 (22)申请日 2021.12.24 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 邵文军　黄禹　徐加俊　荣佑民　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 代理人 孔娜　尚威 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 5/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于高速交替照明的拼缝视觉检测方 法及装置 (57)摘要 本发明属于焊接自动化检测与控制领域， 并 具体公开了一种基于高速交替照明的拼缝视觉 检测方法及装置， 其包括如下步骤： 在焊接过程 中， 从两侧交替向焊接拼缝处投射面激光进行照 明， 两侧的面激光共面且完全重合； 从焊接拼缝 上方获取每次照明时的拼缝图像， 采集到的拼缝 图像每相邻两张为一组， 进而根据一组拼缝图像 得到含有拼缝相位信息的图像， 实现对焊接拼缝 的实时检测。 本发明通过在不同时间投射两道在 空间上重合的激光条纹来检测拼缝， 可以进一步 增强拼缝特征， 并去除噪声， 实现高稳定性和高 精度的焊 接拼缝实时检测。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 114331999 A 2022.04.12 CN 114331999 A 1.一种基于高速交替照明的拼缝视 觉检测方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 在焊接过程中， 从两侧 交替向焊接拼缝处投射面激光进行照明， 两侧的面激光共面且 完全重合； 从焊接拼缝上方获取每次照明时的拼缝图像， 采集到的拼缝图像每相邻两张为 一组， 进而根据一组拼缝图像得到含有拼缝相位信息的图像， 实现对焊接拼缝的实时检测。 2.如权利要求1所述的基于 高速交替照明的拼缝视觉检测方法， 其特征在于， 根据一组 拼缝图像得到含有拼缝相位信息的图像， 具体包括如下步骤： 将一侧照明条件下获取 的拼 缝图像和另一侧照明条件下获取的拼缝图像分别进行相加和相减操作， 再将相减图像的绝 对值除以相加图像的绝对值， 进而得到含有拼缝相位信息的图像， 同时消除了外部光噪声 在图像中 留下的亮斑。 3.如权利要求1所述的基于 高速交替照明的拼缝视觉检测方法， 其特征在于， 两侧面激 光的照明为暗场照明模式。 4.如权利要求1 ‑3任一项所述的基于高速交替照明的拼缝视觉检测方法， 其特征在于， 从焊接拼缝两侧交替照明的频率 为500Hz， 采集拼缝图像的频率 为1000Hz。 5.一种用于实现如权利要求1 ‑4任一项所述的基于高速交替照明的拼缝视觉检测方法 的拼缝视 觉检测装置， 其特 征在于， 包括照明组件、 高速相机(2)和工业计算机(1)， 其中： 所述照明组件包括两组面形激光发生器， 该两组面形激光发生器对称设置在所述高速 相机(2)两侧， 用于从两侧交替 向焊件(8)的焊接拼缝处投射面激光进行照明， 两侧的面激 光共面且完全重合； 所述高速相机(2)用于获取每次照明时的拼缝图像并传递给所述工业 计算机(1)； 所述工业计算机(1)用于根据从两侧交替照明时获取的拼缝图像， 合成得到含 有拼缝相位信息的拼缝图像， 实现对焊接拼缝的实时检测。 6.如权利要求5所述的拼缝视觉检测装置， 其特征在于， 所述照明组件、 高速相机(2)与 焊件(8)的位置布置满足暗场照明模式。 7.如权利要求6所述的拼缝视觉检测装置， 其特征在于， 两组面形激光发生器的光轴的 夹角不大于90度。 8.如权利要求5所述的拼缝视觉检测装置， 其特征在于， 所述面形激光发生器包括激光 光源(5)、 准直镜头(6)和Powell透镜(7)， 所述准直镜头(6)用于将激光光源(5)发出的激光 进行准直， 所述Po well透镜(7)用于将准 直后的两路激光变换成面形激光。 9.如权利要求8所述的拼缝视觉检测装置， 其特征在于， 所述高速相机(2)下依次设置 有相机镜头(3)和滤光片(4)， 所述相机镜头(3)用于将焊件(8)表 面散色的光会聚到高速相 机(2)感光区域， 所述滤光片(4)用于滤除 除激光光源以外的光波成分。 10.如权利要求5 ‑9任一项所述的拼缝视觉检测装置， 其特征在于， 还包括模拟量输出 控制卡(9)和高速激光开关驱动(10)， 所述模拟量输出控制卡(9)用于发出高速脉冲控制 信 号， 进而通过高速激光开关驱动(10)控制两组面形激光发生器高速交替照明， 同时控制高 速相机(2)的图像采集与交替照明同步。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114331999 A 2一种基于高 速交替照明的拼缝视觉检测方 法及装置 技术领域 [0001]本发明属于焊接自动化检测与控制 领域， 更具体地， 涉及一种基于高速交替照明 的拼缝视 觉检测方法及装置 。 背景技术 [0002]基于视觉的拼缝测量装置在焊接自动化控制中起着非常重要的作用。 在视觉测量 的引导下， 自动化焊接得以实现， 焊接的精度和稳定性得以提高。 然而， 焊接中往往伴随着 很强的焊接光、 飞溅和烟雾， 且焊件往往是金属材料， 其具有很高的反光性。 在这些因素 的 影响下， 通过视觉测 量采集到的拼缝图片 中的拼缝特征往往不显著。 并且由于焊接中噪声 光的影响， 采集的拼缝图像中往往有飞溅光斑等噪声。 拼缝特征不显著以及拼缝图像中有 焊接光噪声时， 拼缝位置提取算法的复杂度会增加， 从而降低拼缝 处理算法的效率， 稳定性 和适用性。 [0003]传统的基于视觉的拼缝检测方法， 往往通过图像处理算法来解决拼缝图像存在噪 声或者拼缝特征不显著的问题。 但很少有相关的研究从硬件装置设计和图像获取方法上来 消除飞溅光斑噪声或增强拼缝特征。 因而， 对高稳定性和高精度拼缝测 量装置方法的研究 具有重要的意 义。 发明内容 [0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求， 本发明提供了一种基于高速交替照明的拼 缝视觉检测方法及装置， 其 目的在于， 在焊接过程中实现高稳定性和高精度的焊接拼缝实 时检测。 [0005]为实现上述目的， 按照本发明的一方面， 提出了一种基于高速交替照明的拼缝视 觉检测方法， 包括如下步骤： [0006]在焊接过程中， 从两侧交替向焊接拼缝处投射面激光进行照明， 两侧的面激光共 面且完全重合； 从焊接拼缝上方获取每次照明时的拼缝图像， 采集到的拼缝图像每相邻两 张为一组， 进而根据一组拼缝图像得到含有拼缝相位信息的图像， 实现对焊接拼缝 的实时 检测。 [0007]作为进一步优选 的， 根据一组拼缝 图像得到含有拼缝相位信息 的图像， 具体包括 如下步骤： 将一侧照明条件下获取的拼缝图像和另一侧照明条件下获取的拼缝图像分别进 行相加和相减操作， 再将相减图像的绝对值除以相加图像的绝对值， 进而得到含有拼缝相 位信息的图像， 同时消除了 外部光噪声在图像中 留下的亮斑。 [0008]作为进一 步优选的， 两侧面激光的照明为暗场照明模式。 [0009]作为进一步优选的， 从焊接拼缝两侧交替照明的频率为500Hz， 采集拼缝图像的频 率为1000Hz。 [0010]按照本发明的另一方面， 提供了一种用于实现上述基于高速交替照明的拼缝视觉 检测方法的拼缝视 觉检测装置， 其包括照明组件、 高速相机和工业计算机， 其中：说　明　书 1/4 页 3 CN 114331999 A 3