基于改正二维主成分分析的焊缝表面缺陷检测

机器人焊接因零件形状不规则和焊接工艺复杂不可避免带来各种焊缝缺陷.针对二维主成分分析应用于焊缝表面缺陷检测时面临计算复杂度高、分类准确率低及无法进行增量学习等问题,提出了一种基于均值更新的增量二维主成分分析(mean updated incremental two-dimensional principal component analysis,MUI2DPCA)算法,并将MUI2DPCA和前馈神经网络(feedforward neural network,FNN)相结合进行焊缝表面缺陷在线检测.首先,对相机捕获的视频帧图像进行预处理得到焊缝局部块图像.然后,利用MUI2DPCA在线提取局部块图像的模式特征.MUI2DPCA对图像的特征主成分进行增量迭代估计,降低计算复杂度,并且能够增量更新当前的样本均值,减少无关特征变化对主成分收敛性的影响.最后,利用FNN建立提取的模式特征与焊缝类别之间的联系,实时返回焊缝表面缺陷的检测信息.试验结果表明,该检测方法平均分类准确率为95.40%,平均处理速度可达29帧/s,能够满足焊缝在线检测的实时性要求.