管件焊道偵測系統及方法
【專利摘要】本發明揭露一種管件焊道偵測系統，是由環狀光源、影像擷取裝置及影像處理裝置所組成。影像處理裝置將經由影像擷取裝置擷取自管件的影像像素進行坐標轉換，藉以判斷管件中是否存在管件焊道，以進一步確定管件中管件焊道的位置。如此一來，避免了后續以雷射對管件進行加工時，激光破壞管件的管件焊道而導致管件無法與其他對象焊接。因此，本發明所揭露的管件焊道偵測系統縮減了管件焊道偵測的時間，以符合自動化產業需求。
【專利說明】
管件焊道偵測系統及方法
技術領域
[0001]本發明是有關于一種管件焊道偵測系統及方法，特別是有關于一種用于偵測管件是否存在焊道的管件焊道偵測系統及方法。
【背景技術】
[0002]在管件進行激光加工的過程中，常因激光照射至管件中的管件焊道進而破壞管件中的管件焊道，導致后續管件欲以管件焊道與其他對象進行焊接時，因管件焊道毀損而導致無法焊接或是焊接不全。因此，預先偵測管件中是否有管件焊道并且偵測管件焊道位置為目前所需解決的問題。
[0003]目前偵測管件焊道的方法，可大致分為放射線偵測法與超音波偵測法，其中，放射線偵測法屬非接觸式偵測方法，以放射線偵測法雖可看到管件內部的缺陷、氣孔、龜裂或是熔渣，但放射線對人體危害極大；而超音波偵測法需將超音波發振器放置于管件內，將超音波發振器逐一將管件中的每個位置進行偵測，但其偵測法須以人工放置超音波發振器，故相當耗時，如此一來，不利于使用在講求效率的自動化產業。
[0004]上述既有的管件焊道偵測方式，并不符合現今講求高效率及高經濟效益的自動化工業，故如何增加工作效率并可確實偵測為目前所需解決的問題。
【發明內容】
[0005]為了解決先前技術所述的問題，本發明的主要目的在于提供一種管件焊道偵測系統，藉由影像處理裝置偵測管件中是否存在管件焊道，并可進一步確定管件中管件焊道的位置，避免激光破壞管件的管件焊道，可縮減管件焊道偵測的時間，以適用于自動化產業。
[0006]根據上述目的，本發明主要目的在于提供一種管件焊道偵測系統，包括:環狀光源，其具有光軸，環狀光源用以發出環狀光至呈圓柱狀的管件，環狀光源的光軸與管件的中心軸為同軸；一影像擷取裝置，其具有鏡頭，鏡頭的鏡面朝向管件的外側柱體，影像擷取裝置用以擷取管件的影像后輸出，管件的影像具有多個像素點；及影像處理裝置，其連接至影像擷取裝置，影像處理裝置接收影像擷取裝置所輸出的管件的影像，并將這些像素點的坐標形成于原始坐標平面，原始坐標平面是由相互垂直的水平坐標軸X軸與垂直坐標軸I軸所構成，部分像素點位于相較于水平坐標軸具有固定傾斜角度的直線上，具有固定傾斜角度的直線表示為一直線方程式cQ=xcos(mQ°)+ ysin(mQ°),直線方程式cQ=xcos(mQ°)+ ysin(m。-)包含固定傾斜角度mQ°與第一常數c。,且直線方程式cQ=xcos (m0°) + ysin (mQ°)包含變量X與1，具有固定傾斜角度的直線至原始坐標平面的原點的最短距離為第二常數，影像處理裝置將位于具有固定傾斜角度的直線的每一個像素點個別轉換為位于參考坐標平面的參考弦波，參考坐標平面是由相互垂直的坐標軸m°與坐標軸c所構成，m°對應至固定傾斜角度的變量，C對應至第一常數C。的變量，每一個參考弦波的弦波方程式為XCOS (m°) +ysin (m°) =c,是以位于原始坐標平面的每一個像素點的坐標x與y作為固定常數,并以m°與c作為參考弦波的弦波方程式xcos (m°) + ysin (m°) =c的變量，這些參考弦波于參考坐標平面交會于交點，每一個交點的坐標是以固定傾斜角度與第二常數所組成；其中，影像處理裝置判斷位于參考坐標平面的這些交點中，是否具有最多條參考弦波交會的交點，以判斷管件是否具有管件焊道；以及其中，當影像處理裝置判斷管件具有管件焊道時，最多條參考弦波交會的交點于原始坐標平面的坐標位置即為管件焊道的位置。
[0007]所述的管件焊道偵測系統，其中影像擷取裝置是透過通訊協議輸出管件的影像至影像處理裝置。
[0008]所述的管件焊道偵測系統，其中影像處理裝置透過無線傳輸及有線傳輸其中之一的手段接收影像擷取裝置所輸出的管件的影像。
[0009]所述的管件焊道偵測系統，其中影像擷取裝置是攝像機及相機的其中之一。
[0010]根據上述目的，本發明再一目的在于提供一種管件焊道偵測方法，其步驟包括:照射環形光至管件；擷取管件的影像；于第一坐標平面上找出所擷取的管件的影像的多個像素點的坐標，原始坐標平面是由相互垂直的水平坐標軸X軸與垂直坐標軸I軸所構成，并找出這些像素點中位于相較于水平坐標軸X軸具有固定傾斜角度的直線上的一部分像素點，具有固定傾斜角度的直線表示為直線方程式Cq=XCOS (m0°) + ysin (mQ°),直線方程式C0=XCos (m0°) + ysin (mQ°)包含固定傾斜角度mQ°與第一常數c。,且直線方程式cQ=xcos(m0°) + ysin (mQ°)包含變量x與y,具有固定傾斜角度的直線至原始坐標平面的原點的最短距離為第二常數；將位于具有固定傾斜角度的直線的部分像素點個別轉換為位于第二坐標平面的參考弦波，參考坐標平面是相互垂直的坐標軸m°與坐標軸c所構成，m°對應至固定傾斜角度的變量，c對應至第一常數C。的變量，每一個參考弦波的弦波方程式為xcos(m°) + ysin (m°) =c,是以位于原始坐標平面的每一個像素點的坐標x與y作為固定常數，并以m°與c作為參考弦波的弦波方程式的變量，這些參考弦波于第二坐標平面上交會于交點，交點的坐標是以固定傾斜角度與第二常數所組成；以及判斷位于第二坐標平面上的這些交點中，是否具有最多條參考弦波交會的交點，以判斷管件是否具有管件焊道。
[0011]所述的管件焊道偵測方法，更包含:將這些交點中最多條參考弦波交會的交點于第二坐標平面上的坐標，轉換為第一坐標平面上的坐標。
[0012]經上述可知藉由本發明的管件焊道偵測系統，可達到可縮減管件焊道偵測的時間并可達到自動化產業的目的。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明所揭露的管件焊道偵測系統的示意圖；
圖2為本發明所揭露的管件焊道偵測系統偵測管件的管件焊道的示意圖；
圖3Α為本發明所揭露的管件焊道偵測系統的影像處理裝置所擷取的管件影像坐標點的不意圖；
圖3Β為本發明所揭露的管件焊道偵測系統的影像處理裝置將所擷取的管件影像坐標點轉換至參考坐標平面的示意圖；
圖4為本發明所揭露的管件焊道偵測方法的流程圖；
圖5為本發明所揭露的管件焊道偵測系統偵測管件的管件焊道的另一實施例的示意圖。
[0014]附圖標記說明1管件焊道偵測系統
11環狀光源
12影像擷取裝置121 鏡頭
13影像處理裝置
2管件
21管件焊道
A、B、C像素點
L1、L2、L3參考弦波 SI?S4 步驟。
具體實施例
[0015]由于本發明揭露一種管件焊道偵測系統，其中所利用的影像擷取方式，已為相關技術領域具有通常知識者所能明了，故以下文中的說明，不再作完整描述。同時，以下文中所對照的圖式，是表達與本發明特征有關的結構及功能示意，并未依據實際尺寸完整繪制，盍先敘明。
[0016]本發明是有關于一種管件焊道偵測系統，特別是有關于包含環狀光源、影像擷取裝置及影像處理裝置的管件焊道偵測系統。
[0017]首先，請同時參閱圖1、2、3A及3B，圖1是本發明所揭露的管件焊道偵測系統的示意圖，圖2是本發明所揭露的管件焊道偵測系統偵測管件的管件焊道的示意圖，以及圖3A及3B是本發明所揭露的管件焊道偵測系統的影像處理裝置轉換管件影像坐標點至參考坐標平面的示意圖。
[0018]如圖1、2所示，本發明所揭露的管件焊道偵測系統1，是由環狀光源11、影像擷取裝置12及影像處理裝置13所組成，環狀光源11具有光軸0，光軸O為環狀光源11的中心軸，環狀光源11的光軸O與待測管件2的中心軸為同軸，影像擷取裝置12具有鏡頭121，影像擷取裝置12的鏡頭121的鏡面朝向管件2的呈圓柱狀的外側柱體，影像擷取裝置12連接至影像處理裝置13，其中，影像擷取裝置12是選自相機或是攝像機的具有成像功能的儀器，影像擷取裝置12連接至影像處理裝置13的手段可以是有線或是無線連接。
[0019]請繼續同時參考圖1、2、3A及3B，環狀光源11發出環狀光至管件2，管件2整體被照亮，并顯現管件2中待辨識的管件焊道21，影像擷取裝置12用以擷取管件2的影像后輸出至影像處理裝置13，影像擷取裝置12所擷取的管件2的影像具有多個像素點，影像處理裝置13接收影像擷取裝置12所輸出的管件2影像后，這些像素點的坐標形成于原始坐標平面，這些像素點中的部分像素點會位于相較于原始坐標平面的水平坐標軸具有固定傾斜角度的直線上，此具有固定傾斜角度的直線的直線方程式包含固定傾斜角度與第一常數，更具體而言，如圖3A所示，此原始坐標平面是由相互垂直的水平坐標軸X軸與垂直坐標軸y軸所構成，舉例來說，原始坐標平面中列出管件影像的多個像素點中的三個像素點A、B、C，像素點A、B、C位于同一直線,此直線是以直線方程式Cq=XCOS (m0°) + ysin (mQ°)表示,此直線包含固定傾斜角度mQ°與第一常數C。,且此直線方程式Cq=XCos (m0°) + ysin (mQ°)包含變量X與y，此具有固定傾斜角度m。。的直線至原始坐標平面的原點的最短距離為第二常數Ca。
[0020]接著，請繼續同時參閱圖1、2、3A及3B，圖3B為參考坐標平面，參考坐標平面的水平坐標軸為角度m°，參考坐標平面的垂直坐標軸為常數c，m°對應至固定傾斜角度m。。的變量，c對應至第一常數C。的變量，影像處理裝置13將位于具有固定傾斜角度m。。的直線的每一個像素點A、B、C分別轉換為位于參考坐標平面的參考弦波L1、L2、L3,將像素點A、B、C轉換為參考弦波L1、L2、L3的轉換方式為:參考弦波LI的弦波方程式表示為X1Cos (m0°) +YiSin (m0°)=c，弦波方程式X1Cos (m0°)+ Y1Sin (mQ°)=c是以位于原始坐標平面的像素點A的坐標11與y i作為固定常數，并以角度m°與常數c作為參考弦波LI的弦波方程式x lCos(m0°)+ Y1Sin (m0°)=c的變量，參考弦波LI的弦波方程式的角度m°范圍為-90°?+90°，每個角度m°具有對應的常數C，因此，參考弦波LI上具有多個以角度m°與常數c所構成的坐標點，多個以角度m°與常數c作為參考坐標平面的坐標點形成參考弦波LI，形成參考弦波L2及L3的方式如同上述形成參考弦波LI的方式，在此不再贅述，而參考坐標平面不同于原始坐標平面，參考弦波L1、L2、L3于參考坐標平面交會于交點(111。°，ca),參考弦波L1、L2、L3于參考坐標平面所交會于交點是由固定傾斜角度m。。與第二常數Ca所組成，本發明實施例中舉出管件2影像中多個像素點的其中三個像素點A、B、C，管件2影像的其他像素點轉換至參考坐標平面產生參考弦波以及參考弦波交會出多個交點的方法亦如同前述實施例描述像素點A、B、C轉換至參考坐標平面產生參考弦波L1、L2、L3以及參考弦波L1、L2、L3交會出交點(m?；，Ca)的方法，在此不再贅述。
[0021]接著，請繼續同時參閱圖1、2、3A及3B，使用者設定預設傾斜角度，此預設傾斜角度為使用者所需觀察管件中是否存在焊道的角度，影像處理裝置13判斷位于參考坐標平面的預設傾斜角度的多個交點中，是否有最多個參考弦波所交會的交點，藉以判斷管件2是否存在管件焊道21。舉例而言，由圖2所示的管件2與影像擷取裝置的12鏡頭121的相對位置而言，亦即影像擷取裝置12的鏡頭121的鏡面朝向垂直于管件2的外側柱體表面，如需判斷管件2中是否有焊道21，使用者必須將預設傾斜角度設定為0°，則影像處理裝置13必須判斷參考坐標平面中，預設傾斜角度為O。是否有最多參考弦波所交會，并將最多個參考弦波所交會的交點轉換回原始坐標平面，藉以找出管件2中管件焊道21的位置。
[0022]接著，請同時參閱圖2、3A、3B、4，圖2是本發明所揭露的管件焊道偵測系統偵測管件的管件焊道的示意圖，圖3A及3B是本發明所揭露的管件焊道偵測系統的影像處理裝置轉換管件影像坐標點至參考坐標平面的示意圖，以及圖4是本發明所揭露的管件焊道偵測方法的流程圖。
[0023]首先，執行步驟SI，環狀光源11用以發出環狀光至管件2，管件2整體被照亮，并顯現管件2中待辨識的管件焊道21，影像擷取裝置12用以擷取管件2的影像后輸出至影像處理裝置13，影像擷取裝置12所擷取的管件2的影像具有多個像素點；接著，執行步驟S2，影像處理裝置13接收由影像擷取裝置12輸出的管件2影像之后，這些像素點的坐標形成于原始坐標平面,原始坐標平面是由相互垂直的坐標軸X軸與坐標軸y軸所構成,這些像素點中的部分像素點A、B、C會位于同一條具有固定傾斜角度m。。的直線上，此直線的直線方程式表示為 C0=XCOS (m0°) + ysin (mQ°),直線方程式 c0=xcos (m0°) + ysin (m0°)包含固定傾斜角度mQ°與第一常數c。,且直線方程式cQ=xcos (m0°) + ysin (mQ°)包含變量x與y，具有固定傾斜角度m。。的直線至原始坐標平面的原點的最短距離為第二常數ca;接著，執行步驟S3，影像處理裝置13將位于具有固定傾斜角度m。。的直線的每一個像素點A、B、C分別轉換為位于參考坐標平面的參考弦波L1、L2、L3，參考坐標平面不同于原始坐標平面，參考坐標平面是相互垂直的坐標軸m°與坐標軸c所構成，參考弦波的弦波方程式表示為xcos(m0°) + ysin (mQ°) =c,每一個參考弦波的弦波方程式xcos (m0°) + ysin (mQ°)=c是以位于原始坐標平面的每個像素點的坐標X與I作為固定常數，并以角度m°與常數c作為參考弦波的弦波方程式xcos (m0°) + ysin (m0°) =c的變量，這些參考弦波L1、L2、L3于參考坐標平面交會于一個交點(m。。，ca)，本發明實施例中舉出管件2影像中多個像素點的其中三個像素點A、B、C,管件2影像的其他像素點轉換至參考坐標平面產生參考弦波以及參考弦波交會出多個交點的方法亦如同前述實施例描述像素點A、B、C轉換至參考坐標平面產生參考弦波L1、L2、L3以及參考弦波L1、L2、L3交會出交點(m。。，ca)的方法，在此不再贅述，因此，各個交點的坐標是以固定傾斜角度與第二常數所組成；最后，執行步驟S4，使用者設定默認傾斜角度，影像處理裝置13判斷位于參考坐標平面的預設傾斜角度的多數個交點中，是否有最多參考弦波所交會的交點，藉以偵測管件2是否存在管件焊道21，由圖2所示的管件2與影像擷取裝置12的鏡頭121的相對位置而言，如需判斷管件2中是否有焊道21，使用者必須將預設傾斜角度設定為0°，則影像處理裝置13必須判斷參考坐標平面中，預設傾斜角度m°為O。是否有最多參考弦波所交會，并將最多參考弦波所交會的交點轉換回原始坐標平面，藉以找出管件2中焊道21的位置。
[0024]最后，請參閱圖5，圖5是本發明所揭露的管件焊道偵測系統偵測管件的管件焊道的另一實施例的示意圖。
[0025]圖5的實施例的說明如同前述關于圖2所描述者，其差異在于環狀光源11與管件2水平地轉90度，環狀光源11的光軸O與管件2的中心軸仍為同軸，由圖5所示的管件2與影像擷取裝置12的鏡頭121的相對位置而言，如需判斷管件2中是否有管件焊道21，使用者必須將預設傾斜角度設定為90°，則影像處理裝置13必須判斷參考坐標平面中，預設傾斜角度m°為90°是否有最多參考弦波所交會，并將最多參考弦波所交會的交點轉換回原始坐標平面，藉以找出管件2中管件焊道21的位置。
[0026]上述本發明實施例中，藉由環狀光源11照亮待辨識的管件，影像擷取裝置12擷取管件影像，并藉由影像處理裝置13以影像處理的方式將管件影像的多個像素點的坐標轉換至參考坐標平面中的每個參考弦波，再判斷位于參考坐標平面的預設傾斜角度的多個交點中，是否有最多參考弦波所交會的交點，以偵測管件2中是否存在管件焊道21，并藉以確定管件2中管件焊道21的位置，以避免后續激光加工時破壞管件2的管件焊道21，且可縮減管件焊道偵測的時間，以適用于自動化產業。
[0027]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并非用以限定本發明的權利范圍；同時以上的描述，對于相關技術領域的專門人士應可明了及實施，因此其它未脫離本發明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在權利要求范圍中。
【主權項】
1.一種管件焊道偵測系統，其特征在于，包括: 環狀光源，具有光軸，所述環狀光源用以發出環狀光至呈圓柱狀的管件，所述環狀光源的所述光軸與所述管件的中心軸為同軸； 影像擷取裝置，具有鏡頭，所述鏡頭的鏡面朝向所述管件的外側柱體，所述影像擷取裝置用以擷取所述管件的影像之后輸出，所述管件的影像具有多個像素點；及 影像處理裝置，連接至所述影像擷取裝置，所述影像處理裝置接收由所述影像擷取裝置所輸出的所述管件的所述影像，并將所述像素點的坐標形成于原始坐標平面，所述原始坐標平面是由相互垂直的水平坐標軸X軸與垂直坐標軸I軸所構成，部分所述像素點位于相較于所述水平坐標軸X軸具有固定傾斜角度的直線上，具有所述固定傾斜角度的所述直線表示為直線方程式Cq=XCOS (m0°) + ysin (mQ°),所述直線方程式cQ=xcos (m0°) + ysin(m0°)包含所述固定傾斜角度mQ°與第一常數C。,且所述直線方程式Cq=XCos (m0°) + ysin(m0°)包含變量X與y，具有所述固定傾斜角度的所述直線至所述原始坐標平面的原點的最短距離為第二常數，所述影像處理裝置將位于具有所述固定傾斜角度的所述直線的每一個所述像素點個別轉換為位于參考坐標平面的參考弦波，所述參考坐標平面是由相互垂直的坐標軸m°與坐標軸c所構成，m°對應至所述固定傾斜角度的變量，c對應至所述第一常數C。的變量，每一個所述參考弦波的弦波方程式為XC0S (m°) + ysin (m°) =c，是以位于所述原始坐標平面的每一個所述像素點的坐標X與I作為固定常數，并以m°與c作為所述參考弦波的所述弦波方程式XC0s (m°) + ysin (m°) =c的變量，所述參考弦波于所述參考坐標平面交會于交點，每一個所述交點的坐標是以所述固定傾斜角度與所述第二常數所組成； 其中，所述影像處理裝置判斷位于所述參考坐標平面的所述交點中，是否具有最多所述參考弦波交會的交點，以判斷所述管件是否具有管件焊道；以及 當所述影像處理裝置判斷所述管件具有所述管件焊道時，最多所述參考弦波交會的交點于所述原始坐標平面的坐標位置即為所述管件焊道的位置。2.如權利要求1所述的管件焊道偵測系統，其特征在于，所述影像擷取裝置是透過通訊協議輸出所述管件的所述影像至所述影像處理裝置。3.如權利要求2所述的管件焊道偵測系統，其特征在于，所述影像處理裝置透過無線傳輸及有線傳輸的其中之一的手段接收由所述影像擷取裝置所輸出的所述管件的所述影像。4.如權利要求1所述的管件焊道偵測系統，其特征在于，所述影像擷取裝置是攝像機及相機的其中之一。5.一種管件焊道偵測方法，其特征在于，包括: 照射環形光至管件； 擷取所述管件的影像； 于第一坐標平面上0000000000至所述第一常數C。的變量，每一個所述參考弦波的弦波方程式為XCOS (m°)+ysin (m°)=C，是以位于所述原始坐標平面的每一個所述像素點的坐標X與y作為固定常數，并以m°與c作為所述參考弦波的弦波方程式XC0S (m°)+ ysin(m°) =c的變量，所述參考弦波于所述第二坐標平面上交會于交點，所述交點的坐標是以所述固定傾斜角度與所述第二常數所組成；以及 判斷位于所述第二坐標平面上的所述交點中，是否具有最多所述參考弦波交會的交點，以判斷所述管件是否具有管件焊道。6.如權利要求5所述的管件焊道偵測方法，其特征在于，更包含:將所述交點中最多所述參考弦波交會的交點于所述第二坐標平面上的坐標，轉換為所述第一坐標平面上的坐標。
【文檔編號】G01V8/10GK105988142SQ201510067119
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月9日
【發明人】洪裕筆, 邱國育, 蔡昌裕
【申請人】新代科技股份有限公司