淺析焊縫中心線提取技術

張寶棟

摘 要：目前像鋼軌缺陷等現場焊接主要靠手工焊接來完成，質量較差，焊接時間較長。智能化的焊接機器人可用于解決鋼軌現場維修問題。焊接機器人對鋼軌進行焊接智能化的核心是提取焊縫中心線坐標。因此，對于焊接機器人而言提取焊縫中心線坐標具有重要意義。

關鍵詞：焊縫識別；提取ROI；左右掃描

1引言

提取焊縫中心線坐標是實現焊接機器人智能化的核心。利用兩組激光器在鋼軌上形成“#”字形，“#”字形的中心位置即焊槍槍頭的位置，由此便把對焊縫中心線的提取轉化為對“#”字形中心線的提取。

2提取圖像感興趣區域（ROI）

在進行左右掃描提取焊縫中心線之前需要提取圖像感興趣區域（ROI）。ROI（RegionofInterest）是指圖像中令使用者感興趣的區域[1]。提取ROI的主要目的：

（1）減少圖像的運算量，提高對焊縫圖像的處理速度。

（2）非ROI區的干擾信息被有效除去，避免對算法的準確性產生干擾[2]。

提取圖像感興趣區域（ROI）時，首先確定初始點坐標，選（100，450）為初始點坐標，即進行掃描時從此點開始掃描。提取圖像感興趣區域（ROI）的像素大小為800×320。

3左右掃描計算焊縫坐標

在提取到圖像感興趣區域后，對圖像進行掃描，提取部分的像素大概為600×350，選用5×5大小的像素區域對圖像進行掃描，計算可得，最后輸出為100×50大小的矩陣。

輸出矩陣的矩陣中會出現水平方向和豎直方向的像素點為0的線。兩條0線的交點即為“#”字形激光的第一個交點。在水平方向的0線，會有從0到1的突變以及從1到0的突變。這即為上邊沿焊縫位置的所在。依次類推，像素點突變的位置即為交點位置。

確定焊縫的坐標時，根據輸出焊縫所在行數和列數進行計算，從而確定具體坐標。因為輸出的矩陣為100×50，所以在豎直方向上，統計每列1的個數，當1的個數等于50時，則表示該列為焊縫所在。采用while循環分別統計每列像素點的和，當等于50時，循環停止，輸出和為50所在的列數，此為左端點所在列數。然后從第100列開始，改變循環條件，采用相同的方法，輸出焊縫右端斷點所在列數。求取豎直坐標的方法與求取水平坐標的方法同理。輸出結果如下：

第57列，第58列；第11行，第43行。

第一點坐標（385，505）；第二點坐標（390，505）；第三點坐標（385，665）；

第四點坐標（390，665）。

所得的焊縫坐標為：X=387.500000.

4結論

確定焊縫中心線坐標是實現焊接機器人智能化的核心工作。通過提取圖像感興趣區域可以避免對算法的準確性產生干擾，有利于中心線坐標的提取；利用左右掃描統計計算的方法，簡單實用，這對于焊縫坐標的確定具有重要意義。

參考文獻：

[1]陳再良，鄒北驥等.圖像亮度特征對ROI提取的影響[J].中南大學學報（自然科學版），2012，01：208-214

[2]鄧景煜.激光結構光視覺傳感器焊縫跟蹤的圖像處理方法研究[D].上海：上海交通大學，2012.