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申请/专利权人：重庆交通大学;四川路桥建设集团股份有限公司

摘要：本发明公开了一种基于视觉反馈的大跨拱桥焊缝跟踪装置及方法，涉及大跨拱桥主拱焊接焊缝视觉识别相关技术领域。本发明包括外壳、夹紧机构、激光器支架、防飞溅挡板和摄像头支架，所述外壳的一端固定连接有夹紧机构，所述一侧的内壁固定连接有激光器支架，所述外壳靠近夹紧机构一端的底端通过螺栓配装连接有防飞溅挡板，所述外壳一端的内壁固定连接有摄像头支架。本发明的方法分别包括弧光自然光干扰下的视觉曝光自适应技术和多层复杂焊缝特征识别技术，该方法基于该专利中的视觉反馈装置以及三角测量原理进行，避免了激光条纹容易受弧光自然光影响，导致采集的激光条纹图像出现失真问题，同时也避免了无法适应对多层复杂坡口焊缝的焊接。

主权项：1.一种基于视觉反馈的大跨拱桥焊缝跟踪的方法，采用一种基于视觉反馈的大跨拱桥焊缝跟踪装置，其特征在于：一种基于视觉反馈的大跨拱桥焊缝跟踪装置包括外壳、夹紧机构、激光器支架、防飞溅挡板和摄像头支架，所述外壳的一端固定连接有夹紧机构，外壳一侧的内壁固定连接有激光器支架，所述外壳靠近夹紧机构一端的底端通过螺栓配装连接有防飞溅挡板，所述外壳一端的内壁固定连接有摄像头支架；所述防飞溅挡板用于防止飞溅进入摄像头前端起到保护作用，所述防飞溅挡板可调节安装高度适应不同强度的焊接弧光干扰；所述激光器支架的内侧设置有激光器，所述激光器用于发射激光，所述激光器支架包括激光器固定支架和连接支架Ι；所述连接支架Ι的一侧与外壳配装连接，所述连接支架Ι用于连接激光器固定支架与外壳并可调角度，所述激光器固定支架与连接支架Ι间通过螺栓连接，同时螺栓拧入激光器固定支架能够用于夹紧激光器；所述摄像头支架的底端配装连接有CSI摄像头，所述CSI摄像头用于采集包含激光焊缝的图像，所述摄像头支架用于连接外壳与CSI摄像头，所述摄像头支架与CSI摄像头之间采用螺栓螺母连接；所述夹紧机构由固定支架和连接支架Ⅱ组成，所述连接支架Ⅱ的一端与外壳通过螺栓螺母连接，所述连接支架Ⅱ的另一端与固定支架通过螺栓螺母连接，所述固定支架用于固定外焊枪，所述固定支架的内侧为中空部分，所述固定支架的中空部分用于夹紧焊枪；所述外壳内壁的顶端设置有电池盒和微型处理器，所述微型处理器用于计算激光焊缝图像中的焊缝特征点，电池盒用于提供微型处理器及激光器的电源；一种基于视觉反馈的大跨拱桥焊缝跟踪的方法，至少包括弧光自然光干扰下的视觉曝光自适应技术和多层复杂焊缝特征识别技术；所述弧光自然光干扰下的视觉曝光自适应技术用于防止焊接过程中弧光自然光对焊接图像质量的干扰，确保焊接过程中能够采集更准确、更稳定的数据源图像；所述多层复杂焊缝特征识别技术用于识别多层复杂焊缝的焊缝特征点，是对V字、搭接一系列焊缝的单一识别方法的优化；所述弧光自然光干扰下的视觉曝光自适应技术至少包括以下步骤：在无光干扰下由摄像头采集若干张激光焊缝图像，选定图像中包含一字线激光的ROI区域；通过调节摄像头的曝光时间统计ROI区域中的LAB颜色直方图信息，得到不同曝光时间下ROI区域激光的LAB值范围，并确定该范围为标准激光特性参数；当存在弧光自然光干扰，统计有干扰情况下的待调激光特性参数并与标准激光特性参数进行对比；当待调激光特性参数在标准激光特性参数范围内时，认为此时激光焊缝图像能够满足后续焊缝特征点识别要求；当待调激光特性参数在标准激光特性参数范围外时，认为此时激光焊缝图像不能够满足后续焊缝特征点识别要求，即此时对曝光时间范围进行增加减少，并再次统计颜色直方图得到待调激光特性参数；循环统计并实时调整曝光时间，直至待调激光特性参数在标准激光特性参数范围内，进一步地进行后续焊缝特征点识别；所述多层复杂焊缝特征识别技术至少包括以下步骤：基于曝光自适应调节完成后的激光焊缝图像，对图像滤波处理以加强激光特征；根据标准激光特性参数提取激光条纹的二值化轮廓，通过激光轮廓边缘检测提取激光条纹包络线；通过激光条纹中心识别算法对激光中心线提取，最后由角点识别算法对激光中心线的特征点进行识别以确定焊接的焊缝特征点，提取的焊接位置特征点坐标将会传递给机械臂主控板完成对焊缝焊接位置的实时纠偏动作。

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