基于视觉的CO_2焊接机器人焊接工艺参数与熔池形态关系的研究中熔池图像角度转换

 3. 4熔池图像角度转换

焊接机器人如图3-7中所示，空间存在的任意一点P所在图像中与位置之间的关系都可以用针孔模型来近似的计算。其中图像p是空间点P在图像中所对应的投影，且光心点0和P连接组成的直线OP和图像平面的交点为p点，上述这种点与线之间的关系被叫做中心投影。它们之间的几何关系如公式:

如图3-8所示，我们可以得到拍摄到的熔池图像与正面熔池图像存在着以下几何关系:

由以上的几何关系，可以准确的计算出熔池形态特征的几何参数，如熔池宽，熔池深，熔池最大长度等等。这为后边试验分析研究焊接机器人工艺参数与熔池形态关系提供了有利的条件。

3. 5熔池特征参数提取

3. 5. 1熔池熔宽、最大长度

文章经过图像采集图像处理后得到熔池边缘图像，但是要想研究焊接工艺参数与熔池形态之间的关系，必须计算出熔池的几个特征参数。熔池的轮廓图像如图3-9所示。我们假设熔池对应的宽度是W、溶池所对应的最大长度是L，以及熔池对应的后托角是“等。在前边的熔池图像处理中，如图3-10我们可以清楚的看到熔池的边缘，我们可以把检测到的溶池的左右边缘信息存入数组WL[i]和WR [i]之中，这样我们就可以把这些数组利用下边的这些公式，计算得出熔池的边缘特征信息参数。

熔池的熔宽即最大宽度是熔池图象经过处理以后，它水平方向也就是垂直于焊接方向所对应的最大宽度所包含的像素数目，我们可以通过定标的方式计算出熔池最大宽度的实际值。熔池的最大宽度:公式(3-16)式中WL [ i]是对熔池轮廓中每行扫描所获得的第一个边缘点，WR [ i]是每行扫描所获得的第二个边缘点。

熔池的最大长度是熔池图像经过图像处理以后，它的竖直方向也就是平行于焊接方向所对应的最大长度所包含的像素数目，我们也可以通过定标的方式计算出熔池的最大长度的实际值。其半长公式可以表示为熔池的半长:

3. 5. 2.熔池的面积与周长

熔池的面积和周长是用来描述熔池形态大小的最最主要的特征。熔池面积是通过图像处理后的熔池的图像的边缘以及边缘内部所共同含有的像素点之和。熔池的面积只和熔池的边缘特性有关系，它和熔池内部的灰度级变化没有关系。因此求出熔池的面积就相对很容易了，只要算出熔池边缘边界内所有像素点之和就可以了。我们可以假设熔池的面积为S，则其计算公式为熔池的面积:

焊接机器人熔池的周长指的是熔池边缘边界的长度。焊接熔池用它相对应的较短熔池周长来包围熔池所占有的面积内部的像素，其实熔池周长就是指围绕这些像素的熔池边缘边界的所有长度。在区别熔池形态的复杂或者简单时熔池周长非常有用。我们假设熔池的周长为D，它的计算实际是熔池边缘边界所含有的像素个数总和。其计算公式为熔池的周长：