1.一种适用于窄间隙MAG堆焊熔池图像的多特征提取方法,其特征在于,包含以下步骤:步骤1:安装设备和调试设备;
将CMOS工业相机安装上镜头和滤光系统,沿焊接方向同轴装配在焊接机器人末端执行器上,与焊枪位姿保持相对静止,采用设置工业相机与焊接平面呈40度夹角,斜向下指向熔池,与熔池中心距离20cm,通过工业计算机将相机曝光时间设置为150μs,曝光补偿设置为
10dB;
步骤2:采集熔池图像;
设置窄间隙MAG堆焊焊材进行焊接实验,同时工业计算机控制采集系统开启,此时采集熔池图像通过总线传输到工业计算机中;
步骤3:图像分析及方法设计;
S3.1:特征定义;
定义熔池宽度W为最左侧点到最右侧点的平行距离,熔池长度L为最顶侧点到最底侧点的垂直距离,长宽比β为上述两要素的比值,拖尾角α为最左侧点、最右侧点与最底侧点所形成三角形的顶点;
S3.2:图像平滑与增强;
首先,设置感兴趣区域R;其次,对图像采取高斯滤波;最后,继续对区域R采取开操作;
S3.3:明暗分区和熔池头部轮廓提取;
首先,采用OTSU自适应阈值分割法获得最佳分割阈值T1,采用面积过滤器滤除掉噪声,此时得到经过阈值T1分割出的头部区域;其次,将头部区域的最低点所在的水平线作为明暗分区的依据,将区域R分为明区R0和暗区R1,最佳分割阈值T1作为CANNY算法中非极大值抑制中的高阈值TH,低阈值TL为高阈值TH的一半;最后,将CANNY算法中提取的轮廓经长度过滤器提取到最大长度对应轮廓L1;
S3.4:熔池尾部轮廓提取;
首先,将步骤S3.3明暗分区后的暗区R1进行单次OTSU分割得到熔池尾部轮廓;其次,通过面积滤波器得到面积最大的两部分区域,分别拟合两部分的轮廓L2和L3;最后,将L2和L3通过位置关系映射到区域R1上;
S3.5:轮廓点合并及拟合;
将得到的熔池轮廓L1、L2和L3,组合起来形成新的轮廓集合L0,采用最小垂直矩形拟合方法获得轮廓的外矩形轮廓Lr,其长宽分别为l、ω;
S3.6:特征提取;
首先,通过步骤S3.1的特征定义,结合步骤S3.5得到的Lr,外矩形轮廓Lr的宽度ω和长度l分别对应熔池的长宽W和L,长宽比β为上述两个值的比值;其次,Lr与L0左右边界相交的点的像素坐标为A(x0,y0)、B(x1,y1);最后,通过轮廓L2和L3最靠近焊丝的点,取它们的横坐标a1、a2,以 作一垂直线与Lr底边相交,此为定义的轮廓最底侧点,像素坐标记为C(x2,y2),角∠ACB即为拖尾角α。
2.根据权利要求1所述的一种适用于窄间隙MAG堆焊熔池图像的多特征提取方法,其特征在于,所述步骤1中,工业相机型号为MER2‑502‑79U3M,镜头型号为HN‑5024‑5M‑C2/3X,滤光系统包含650nm的窄带滤光片和两个参数分别为32dB和8dB的减光片;焊接机器人型号为ABB IRB1410,焊机型号为VR7000‑CMT。
3.根据权利要求1所述的一种适用于窄间隙MAG堆焊熔池图像的多特征提取方法,其特征在于,所述步骤2中,焊接工艺数据包括:焊材型号为q235b,焊道长度55mm,焊道宽度
10mm,焊丝型号为ER70S‑6,焊接速度为7mm/s,保护气体标准流量为10L/min。
4.根据权利要求1所述的一种适用于窄间隙MAG堆焊熔池图像的多特征提取方法,其特征在于,所述步骤S3.3中,T1、TH、TL计算公式如下:其中,设分割阈值为t,通过阈值分割法将图像分割为C0和C1两个部分;上式中,C0、C1范围内的平均值表示为μ0、μ1,范围内像素点数占图像像素点总数的比例表示为ω0、ω1,ω02
ω1(μ0‑μ1) 为OTSU算法中的最大类间误差。
5.根据权利要求1所述的一种适用于窄间隙MAG堆焊熔池图像的多特征提取方法,其特征在于,所述步骤3中,W、L、β、α的计算公式如下:上式中,l、ω为步骤S3.5外矩形轮廓Lr的长宽,x0、y0、x1、y1、x2、y2来源于步骤S3.6中提取到的相关点。