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龙图腾网获悉太原理工大学申请的专利一种空心焊接球自动对中装置及方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117340512B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-31发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311391802.5，技术领域涉及：B23K37/04；该发明授权一种空心焊接球自动对中装置及方法是由张海涛;高明昊;张添玮;景林林;贾昌霖;赵程亮设计研发完成，并于2023-10-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种空心焊接球自动对中装置及方法在说明书摘要公布了：本发明属于空心焊接球自动焊接技术领域，空心球焊接时无法确保焊缝处于正中位置，且没有自动对中装置来校准球体焊缝的位置，只有依靠工人人力挪动球体以对准正中，依靠人工判断易出现焊缝对不准导致无法焊接或者焊接出现瑕疵的问题，本发明提供一种空心焊接球自动对中装置及方法，利用前置相机拍摄球体图像，根据所拍摄的球体图像确定空心焊接球绕X轴旋转的角度，根据后置线激光相机确定球体绕Z轴旋转角度，通过电机驱动旋转设备实现空心焊接球焊缝的自动对中，本发明调整时间短，减少安装公差带来的影响，提高对中精度，焊缝图像处理过程中，在保证高精度焊缝识别的情况下极大的减少了运算压力，适用于低功耗设备。

本发明授权一种空心焊接球自动对中装置及方法在权利要求书中公布了：1.一种空心焊接球焊缝自动对中过程中的焊缝位置识别方法，利用空心焊接球焊缝自动对中装置实现，其特征在于：所述空心焊接球焊缝自动对中装置，包括升降设备1和抱球旋转设备2，还包括转动空心焊接球的精密转台3、前置相机4、后置线激光相机5和处理焊缝特征图像的树莓派，所述精密转台3安装在空心焊接球自动焊接装置的中心位置，所述前置相机4安装在焊缝理想平面与空心焊接球自动焊接装置顶端支架相交的位置，所述后置线激光相机5安装在焊缝理想平面与空心焊接球自动焊接装置后端支架相交的位置，所述树莓派安装在空心焊接球自动焊接装置的防尘散热控制箱内，两相机通过USB向树莓派传输图像数据，各电机通过以太网与树莓派相连，传输反馈与控制信号； 空心焊接球焊缝自动对中装置中的前置相机4拍摄球体图像，依据前置相机4所拍摄图像获取空心焊接球绕X轴旋转的角度α，实现球体竖向对中，包括以下步骤： 步骤i.前置相机4拍摄球体图像，采用高斯降噪和中值降噪对图像预处理后生成图像IMG1，使用自适应二值法对图像IMG1进行处理寻找出球体焊缝的重心位置G； 步骤ii.对图像IMG1使用霍夫圆检测，将检测出的圆参数进行初步筛选并获取代表空心焊接球的圆参数，重复对相机拍摄的多帧画面做霍夫圆检测，将多帧图像检测到的圆参数做加权平均，得到圆心位置C和圆半径R； 步骤iii.将所述圆心位置C与焊缝重心位置G做差，将做差得到的差值、圆半径R和焊缝重心位置G带入到球体极坐标模型中，前置相机4与球心位置关系不变，采用全向模型，获取球上任意一点投影到相机中的像素坐标，根据焊缝重心位置G的像素坐标经反向推导获取空心焊接球需要绕X轴旋转的角度α； 控制抱球旋转设备2使空心焊接球绕X轴旋转角度α后，继续绕X轴旋转角度θ，θ为前置相机4镜头平面法线与球体Z轴之间的夹角，然后树莓派的图像源切换为后置线激光相机5，后置线激光相机5拍摄线激光照射到焊缝上反射回来的图像，获取空心焊接球绕Z轴旋转的角度β，具体步骤如下： 步骤I.后置线激光相机5拍摄分辨率1080p以上的高清晰度图像； 步骤II.对步骤I获取的图像采用图像金字塔降采样后，使用NCC模板匹配法初步寻找焊缝特征位置，然后将寻找到的焊缝特征基于模板大小放大一倍，并且裁剪为新的ROI区域； 步骤III.在新的ROI区域内采用降噪后的原始分辨率图像再进行一次NCC模板匹配，寻找到高精度的焊缝特征纵坐标，将焊缝特征纵坐标与预设的转盘中心点位置坐标做差并带入到球体极坐标模型中，获取球体绕Z轴旋转的角度β。

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