一種雙閾值自動焊接機焊盤檢測方法與流程
2023-05-24 03:32:42 4
本發明涉及圖像檢測技術領域，特別涉及一種自動焊接機焊盤檢測方法，適用於自動檢測細小銅線與焊盤是否擺放正確。
背景技術：
近年來，基於視覺的點焊機器人越來越多。點焊機器人可以替代大部分焊盤、漆包線等的人工焊接工作。點焊機器人可以長時間工作，而且工作質量好，成本低，易於管理。
但是，當前基於視覺的點焊機器人的焊盤檢測算法簡單，不能很好適應因為光照、焊盤位置變化、形狀變化帶來的問題。而且檢測準確率和速度仍有待提高。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種雙閾值自動焊接機焊盤檢測方法，以解決對焊盤位置的正確定位，對銅導線的正確定位，以及判斷銅導線是否放置到焊盤的正確位置的問題。本發明提出利用hsv(hue,saturation,value：色調，飽和度，亮度)色度空間，採用兩套閾值，快速對焊盤位置進行定位；然後顏色特徵對導線位置進行定位，然後通過導線在焊盤區域所佔比例判定導線是否正確放置。該方法對不同環境適應性強，速度快，準確率高。
為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案：
一種雙閾值的自動焊接機焊盤檢測方法，包括以下步驟：
步驟1：使用工業相機拍攝點焊機器人待焊接焊盤位置，獲得原始待檢測rgb圖像；將原始rgb圖像轉換到hsv色度空間；使用閾值組1從上到下依次對圖像每一行進行檢測；閾值組1包括：h_low1、h_high1、s_low1、s_high1、v_low1、v_high1；當某一像素點的h、s、v三通道滿足條件1：h_low1≤h≤h_high1，s_low1≤s≤s_high1，v_low1≤v≤v_high1，則對該行計數器xnum加1；對一行圖像檢測完成後，若xnum大於預設參數minxnum，則保留該行的行值；檢測完整幅圖像後，保留的行值中的最小值和最大值分別稱為焊盤中心上界和焊盤中心下界；
步驟2：以焊盤中心上界和焊盤中心下界起始，使用閾值組2分別向上和向下對圖像每一行進行檢測；閾值組2包括：h_low2、h_high2、s_low2、s_high2、v_low2、v_high2；當連續兩行檢測到滿足條件2：h_low2≤h≤h_high2，s_low2≤s≤s_high2，v_low2≤v≤v_high2的像素點個數為0，檢測停止；停止時的行數為最終確定的焊盤上界和焊盤下界；
步驟3：在焊盤上界和焊盤下界範圍內，使用閾值組2從左到右掃描圖像，確定焊盤左界和焊盤右界；
步驟4：在每個焊盤的上界、下界、左界和右界範圍內，找到符合滿足條件2的部分，並計算其形心，作為焊盤形心；
步驟5：在以焊盤形心為圓心，r為半徑的圓形區域中，不滿足條件2的像素點，認為其為導線；計算導線所佔的面積比例，當這一比例超過閾值3時，認定導線在焊盤上置於正確的位置，否則，判定導線放置位置不合格；
步驟6：計算圓形區域中導線的形心，在焊接時，以導線形心為焊接點。
進一步的，步驟1中h_low1＝19,h_high1＝25，s_low1＝100,s_high1、＝150,v_low1、＝220,v_high1＝155。
進一步的，minxnum＝40。
進一步的，h_low2＝19，h_high2＝25，s_low2＝100，s_high2＝150，v_low2＝180，v_high2＝155。
進一步的，步驟3具體為：在焊盤上界和焊盤下界範圍內，使用閾值組2從左到右掃描圖像，當連續兩列檢測到滿足條件2的像素點時，前一列數為焊盤左界，當連續兩列檢測到的滿足條件2的像素點個數為0時，當前列數為焊盤右界。
進一步的，r＝25。
進一步的，步驟6具體為：認定導線在焊盤上置於正確的位置時，計算圓形區域中導線的形心：判定為導線的所有像素點的橫坐標相加除以圓形區域所有像素點的個數，結果為形心橫坐標；所有像素點的縱坐標相加除以圓形區域所有像素點的個數，結果為形心縱坐標，在焊接時，以導線形心為焊接點進行焊接。
進一步的，步驟1、步驟2和步驟3中，採用間隔檢測的方法。
進一步的，步驟3中存在兩種幹擾：(1)焊盤外滿足閾值的部分；(2)因為導線平行於y軸，且貫穿整個焊盤，將焊盤隔斷，成為兩個獨立的區域；針對幹擾(1)，採用形態學濾波或中值濾波的方法剔除焊盤外幹擾部分；針對幹擾(2)，通過判斷間隔大小將這種幹擾剔除，從左向右依次對每列有效點進行計數，有效點數少的列數小於閾值，則認定為導線幹擾，有效點數少的列數大於閾值，認定為正常焊盤間隔。
相對於現有技術，本發明具有以下有益效果：
(1)使用兩套閾值進行焊盤檢測和導線檢測，檢測準確率高。
(2)計算焊盤上導線的形心，以導線形心作為焊接點，焊接效果好。
附圖說明
圖1是本發明對圖像坐標系的定義；
圖2是本發明檢測方法的流程圖；
圖3是計算過程中，確定的焊盤中心上界、焊盤中心下界、焊盤上界、焊盤下界、焊盤左界、焊盤右界的示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖說明和具體實施方式對本發明做詳細說明。
參照圖1，使用工業相機拍攝點焊機器人待焊接焊盤位置，獲得原始待檢測rgb圖像，待檢測圖像為二維平面圖像，在該平面上建立二維直角坐標系(x,y)，取1像素作為坐標單位長度，取左上角像素點為原點(0,0)，向右為x正方向，向下為y正方向。
參照圖2，本發明一種雙閾值自動焊接機焊盤檢測方法，包括如下步驟：
步驟1：將原始待檢測rgb圖像轉換到hsv色度空間。使用閾值組1從上到下依次對圖像每一行進行檢測；閾值組1包括：h_low1、h_high1、s_low1、s_high1、v_low1、v_high1；本實施例中，h_low1＝19,h_high1＝25，s_low1＝100,s_high1、＝150,v_low1、＝220,v_high1＝155。當某一像素點的h、s、v三通道滿足條件1：h_low1≤h≤h_high1，s_low1≤s≤s_high1，v_low1≤v≤v_high1，則對該行計數器xnum加1。對一行圖像檢測完成後，若xnum大於預設參數minxnum，minxnum＝40，則保留該行的行值。檢測完整幅圖像後，保留的行值中的最小值和最大值分別稱為焊盤中心上界和焊盤中心下界。
步驟2：以焊盤中心上界和焊盤中心下界起始，使用閾值組2分別向上和向下對圖像每一行進行檢測；閾值組2包括：h_low2、h_high2、s_low2、s_high2、v_low2、v_high2。h_low2＝19，h_high2＝25，s_low2＝100，s_high2＝150，v_low2＝180，v_high2＝155。當連續兩行檢測到的滿足條件2：h_low2≤h≤h_high2，s_low2≤s≤s_high2，v_low2≤v≤v_high2的像素點個數為0，檢測停止。停止時的行數即為最終確定的焊盤上界和焊盤下界。
步驟3：在焊盤上界和焊盤下界範圍內，使用閾值組2從左到右掃描圖像，當連續兩列檢測到滿足條件2的像素點時，前一列數為焊盤左界，當連續兩列檢測到的滿足條件2的像素點個數為0時，當前列數為焊盤右界。
參照圖3，焊盤中心上界、焊盤中心下界、焊盤上界、焊盤下界、焊盤左界、焊盤右界在圖像坐標系下的位置。
步驟4：在每個焊盤的上界、下界、左界和右界範圍內，找到符合滿足條件2的全部像素點，並計算其形心，作為焊盤形心。
步驟5：在以焊盤形心為圓心，r為半徑(r＝25)的圓形區域中，不滿足條件2的像素點，認為其為導線。計算導線所佔的面積比例：導線面積佔以焊盤形心為圓心，r為半徑的圓形區域的比例，當這一比例超過閾值3時，認定導線在焊盤上置於正確的位置，否則，判定導線放置位置不合格。不合格時，判定導線放置位置錯誤，標記該導線和焊盤。
步驟6：認定導線在焊盤上置於正確的位置時，計算圓形區域中導線的形心：判定為導線的所有像素點的橫坐標相加除以圓形區域所有像素點的個數，結果為形心橫坐標；所有像素點的縱坐標相加除以圓形區域所有像素點的個數，結果為形心縱坐標，在焊接時，以導線形心為焊接點進行焊接。
進一步的，為提高計算速度，步驟1、步驟2和步驟3中，採用間隔檢測的方法。
進一步的，步驟2中，會有幹擾區域與焊盤連接，為了不使幹擾區域過大影響邊界確定，設置邊界上限和邊界下限兩個參數。
進一步的，步驟3中存在兩種幹擾：(1)焊盤外滿足閾值的部分；(2)因為導線平行於y軸，且貫穿整個焊盤，將焊盤隔斷，成為兩個獨立的區域。針對幹擾(1)，採用形態學濾波或中值濾波的方法剔除焊盤外幹擾部分。針對幹擾(2)，通過判斷間隔大小將這種幹擾剔除，從左向右依次對每列有效點進行計數，有效點數少的列數小於閾值，則認定為導線幹擾，有效點數少的列數大於閾值，認定為正常焊盤間隔。去除幹擾(1)和(2)最終得到每個焊盤的左界和右界。