本發(fā)明涉及一種基于機器視覺的碳鋼板焊縫相控陣檢測方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、焊接是鋼結(jié)構(gòu)部件最常用的連接方式之一，焊縫質(zhì)量的好壞關(guān)乎整個鋼結(jié)構(gòu)部件的使用壽命和結(jié)構(gòu)安全，故在鋼結(jié)構(gòu)部件完成焊接后對其進行檢測是其使用前的重要步驟。

2、關(guān)于其相關(guān)的檢測技術(shù)，主要有破壞性檢測和無損檢測技術(shù)。相比較而言，無損檢測具有不損壞檢測對象本身結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)，可探測檢測對象表面和內(nèi)部缺陷信息的優(yōu)勢。其中，相控陣檢測技術(shù)作為一種基于脈沖反射法的新型無損檢測技術(shù)，其有多種缺陷結(jié)果顯示方式，多種掃查方式，適用于不同材料和部件形狀的缺陷檢測，具有直觀性和適用性廣泛的優(yōu)點。但是相控陣檢測技術(shù)多依賴人工操作，需要占用檢測員大量的時間、精力等。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為克服上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于機器視覺的碳鋼板焊縫相控陣檢測方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。

2、為達到上述目的，本發(fā)明的基于機器視覺的碳鋼板焊縫相控陣檢測方法，包括視覺傳感器、高度傳感器、機械臂、相控陣檢測設(shè)備和微型計算機，所述方法包含如下步驟：

3、步驟s01：利用視覺傳感器測量出檢測對象外形數(shù)據(jù)和焊縫所在位置，在計算機中繪制出檢測對象的檢測面圖像，以規(guī)劃相控陣檢測設(shè)備的檢測路徑；

4、步驟s02：利用高度傳感器實時測量相控陣檢測設(shè)備中探頭與檢測對象的高度；

5、步驟s03：計算機實時處理高度數(shù)據(jù)，并將處理結(jié)果實時反饋給機械臂的控制單元，使得相控陣檢測設(shè)備與檢測對象表面處于貼合狀態(tài)；

6、步驟s04：依據(jù)相控陣檢測數(shù)據(jù)，進行碳鋼板內(nèi)部的缺陷分析并依據(jù)相應(yīng)標準進行缺陷評級，完成檢測。

7、進一步地，所述步驟s01的具體為：

8、利用固定在工作臺的正上方的視覺傳感器測量檢測對象的檢測面數(shù)據(jù)；包括碳鋼板的長寬值和焊縫所在位置；

9、利用檢測面數(shù)據(jù)在計算機中生成碳鋼板檢測面的平面模型；

10、利用生成的平面模型規(guī)劃機械臂的動作以調(diào)整相控陣檢測設(shè)備的檢測路徑。

11、進一步地，還包括以下步驟：將生成的檢測路徑供機器學(xué)習(xí)，進行模型訓(xùn)練。

12、進一步地，所述步驟s02的具體為：利用固定在機械臂抓手上的高精度超聲波高度傳感器實時測量相控陣探頭與檢測對象—帶焊縫碳鋼板表面的高度。

13、進一步地，所述步驟s03的具體為：計算機實時處理高度數(shù)據(jù)，并將處理結(jié)果實時反饋給機械臂的控制單元，在檢測路徑上，微調(diào)機械臂的動作，使得相控陣檢測設(shè)備的探頭與檢測對象表面處于貼合狀態(tài)。

14、進一步地，所述視覺傳感器測量檢測對象的檢測面數(shù)據(jù)的具體表述為：視覺傳感器采用cmos或ccd工業(yè)相機，使用標定板確定視覺傳感器的世界坐標系與實際物理坐標系的相應(yīng)關(guān)系；

15、采用ace增強算法，對圖像進行處理，確保在計算機中生成碳鋼板檢測面的平面圖像與實際圖像相符。

16、進一步地，相控陣探頭與檢測對象表面的距離的具體表述為：h為相控陣探頭與檢測對象表面的距離，計算公式如下，

17、h＝h-z-s

18、式中，h為高度傳感器端面到檢測對象表面的距離，z為相控陣探頭的高度，s為高度傳感器與相控陣探頭之間的高度，其中，z和s的值為給定值，與探頭的固定參數(shù)有關(guān)。

19、為達到上述目的，本發(fā)明的基于機器視覺的碳鋼板焊縫相控陣檢測裝置，包括：

20、工作臺；

21、視覺傳感器，固定在工作臺上，用于測量檢測對象外形數(shù)據(jù)和焊縫所在位置；

22、機械臂，固定在工作臺上，用于承載相控陣檢測設(shè)備的探頭；

23、高度傳感器，固定在機械臂的前端，用于實時測量相控陣檢測設(shè)備中探頭與檢測對象的高度；

24、計算機，用于依據(jù)視覺傳感器的數(shù)據(jù)繪制出檢測對象的檢測面圖像；同時實時處理高度數(shù)據(jù)，并將處理結(jié)果實時反饋給機械臂的控制單元，使得相控陣檢測設(shè)備與檢測對象表面處于貼合狀態(tài)。

25、為達到上述目的，本發(fā)明的終端設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在存儲器中并能夠在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器加載并執(zhí)行計算機程序時，采用了上述的基于機器視覺的碳鋼板焊縫相控陣檢測方法。

26、為達到上述目的，本發(fā)明的計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)中存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器加載并執(zhí)行時，采用了上述的基于機器視覺的碳鋼板焊縫相控陣檢測方法。

27、本發(fā)明通過機器視覺在微型計算機中生成檢測對象檢測面的平面模型，方便檢測員在計算機中直接規(guī)劃相控陣檢測的路徑，即機械臂的動作，整個檢測過程無需人工手持操作，可以提高檢測效率。并且檢測路徑供機器學(xué)習(xí)，進行檢測模型訓(xùn)練，隨著檢測對象數(shù)量的增加，檢測模型的不斷完善，后續(xù)檢測路徑也由檢測裝置完成，進一步提升檢測效率。

技術(shù)特征：

1.一種基于機器視覺的碳鋼板焊縫相控陣檢測方法，其特征在于，所述方法包含如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機器視覺的碳鋼板焊縫相控陣檢測方法，其特征在于，所述步驟s01的具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于機器視覺的碳鋼板焊縫相控陣檢測方法，其特征在于，還包括以下步驟：將生成的檢測路徑供機器學(xué)習(xí)，進行模型訓(xùn)練。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機器視覺的碳鋼板焊縫相控陣檢測方法，其特征在于，所述步驟s02的具體為：利用固定在機械臂抓手上的高精度超聲波高度傳感器實時測量相控陣探頭與檢測對象—帶焊縫碳鋼板表面的高度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機器視覺的碳鋼板焊縫相控陣檢測方法，其特征在于，所述步驟s03的具體為：計算機實時處理高度數(shù)據(jù)，并將處理結(jié)果實時反饋給機械臂的控制單元，在檢測路徑上，微調(diào)機械臂的動作，使得相控陣檢測設(shè)備的探頭與檢測對象表面處于貼合狀態(tài)。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于機器視覺的碳鋼板焊縫相控陣檢測方法，其特征在于，所述視覺傳感器測量檢測對象的檢測面數(shù)據(jù)的具體表述為：視覺傳感器采用cmos或ccd工業(yè)相機，使用標定板確定視覺傳感器的世界坐標系與實際物理坐標系的相應(yīng)關(guān)系；

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于機器視覺的碳鋼板焊縫相控陣檢測方法，其特征在于，相控陣探頭與檢測對象表面的距離的具體表述為：h為相控陣探頭與檢測對象表面的距離，計算公式如下，

8.一種基于機器視覺的碳鋼板焊縫相控陣檢測裝置，其特征在于，包括：

9.一種終端設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在存儲器中并能夠在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器加載并執(zhí)行計算機程序時，采用了權(quán)利要求1所述的基于機器視覺的碳鋼板焊縫相控陣檢測方法。

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)中存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器加載并執(zhí)行時，采用了權(quán)利要求1所述的基于機器視覺的碳鋼板焊縫相控陣檢測方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于機器視覺的碳鋼板焊縫相控陣檢測方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。包括：利用視覺傳感器測量出檢測對象外形數(shù)據(jù)和焊縫所在位置，在計算機中繪制出檢測對象的檢測面圖像，以規(guī)劃相控陣檢測設(shè)備的檢測路徑；利用高度傳感器實時測量相控陣檢測設(shè)備中探頭與檢測對象的高度；計算機實時處理高度數(shù)據(jù)，并將處理結(jié)果實時反饋給機械臂的控制單元，使得相控陣檢測設(shè)備與檢測對象表面處于貼合狀態(tài)；依據(jù)相控陣檢測數(shù)據(jù)，進行碳鋼板內(nèi)部的缺陷分析并依據(jù)相應(yīng)標準進行缺陷評級，完成檢測。本發(fā)明使用視覺和高度傳感器來獲取檢測對象的空間數(shù)據(jù)，并規(guī)劃由機械臂完成的相控陣檢測路徑，可以有效提升檢測效率。

技術(shù)研發(fā)人員：楊瀟楠,韋奇,朱春浩,夏偉
受保護的技術(shù)使用者：中冶華天南京工程技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6