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《激光焊接对接接头间隙宽度视觉测量系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第30卷第8期焊接学报Vol.30No.82009年8月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONAugust2009激光焊接对接接头间隙宽度视觉测量系统吴家勇,王平江,陈吉红,陈芝义(华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心,武汉430074)摘要:激光焊接工艺对对接接头的装配质量,尤其是接头的间隙和错边量有严格要求.对接接头间隙窄且无错边,现有的视觉传感器由于其横向分辨率不够或测量原理限制等原因,难以准确地测量出接头间隙宽度.利用远心镜头CCD相机
2、和线光源激光器,设计了接头间隙宽度视觉测量系统,并提出了基于灰度投影积分的焊缝接头间隙检测算法并进行了试验.结果表明,接头间隙测量系统可准确地检测出焊缝接头的边界和接头间隙宽度,且焊缝接头间隙检测算法具有一定的自校验能力;对0.05mm左右的对接接头,接头间隙宽度测量精度优于0.015mm.关键词:对接接头;间隙宽度;激光焊接;视觉测量吴家勇中图分类号:TG409文献标识码:A文章编号:0253-360X(2009)08-0105-040序言对于无错边的窄间隙对接接头,接头间隙和错边量极小,传感器由于横向分辨率有限或测量原理的限
3、制,不能准确可靠地检测出对接接头的间隙宽度.文激光焊接具有光束能量密度高、焊接热影响区中利用远心镜头CCD相机和线光源激光器,设计了小、焊接变形小和焊接速度快等优点,特别适合于对一套焊缝接头间隙宽度视觉测量系统,并提出了基接接头薄板焊接.激光焊接工艺对对接接头的装配[5][1]于灰度投影积分的焊缝接头间隙检测算法.经试质量有较高的要求,对于厚度2mm左右的薄板,验验证,测量系统可快速准确地检测出焊缝接头的所允许的对接接头的间隙宽度和错边量均小于0.1间隙宽度.mm.在焊前准备过程中,必须对整条焊缝的接头间隙进行检测,以确保装配好的焊缝接头满足
4、上述焊1焊缝接头间隙测量系统的方案设计接工艺要求.通常焊缝接头间隙检测由装配工人利用塞尺逐由于薄板对接接头的间隙和错边量极小,为稳点检测而完成.焊缝接头间隙的人工逐点检测,费定可靠地检测出接头间隙宽度,测量系统必须具有时费力,检测速度慢.对于大型曲面工件上的复杂足够的分辨率.对于0.1mm左右的接头间隙,测量焊缝,由于工件尺寸较大,焊缝接头间隙的人工检测系统的分辨率必须高于0.01mm.为实现焊缝接头不方便或检测不准确.研制焊缝接头间隙宽度测量间隙的逐点检测,并增强焊缝接头的边缘特征,减少系统,对于缩短焊前准备时间,降低劳动强度,提高环境光
5、对接头间隙测量的影响,测量系统中采用线焊前准备的自动化水平,保证接头装配质量和焊缝光源激光器作为辅助照明光源.焊接质量具有重要作用.1.1视觉测量系统的结构视觉传感器具有测量信息丰富、非接触、精度[1-4]文中利用CCD相机、远心镜头和两个线光源激高、抗干扰能力强和测量方便等优点.基于三光器构建了焊缝接头间隙视觉测量系统,其结构示角测量原理的激光视觉传感器,能够获取焊缝的三意图如图1所示.两个线光源激光器对称安装在维截面轮廓和焊缝中心位置,广泛运用于焊缝跟踪CCD相机的前后两侧,激光器投射出的两个激光平和焊缝检测.然而,现有的激光视觉传感器
6、的主要面相互重合且与相机的主光轴共面.采用两个激光用途是焊缝跟踪,主要检测对象是焊缝中心位置.器投射出相互重合的激光平面是为了增加激光条纹的亮度和照明的均匀对称性.激光平面与垂直于相收稿日期:2008-06-10机主光轴的平面截交时形成激光条纹,图像上的激106焊接学报第30卷光条纹呈直线光带,光带平行于图像的纵坐标并位孔径为0.02.选择此放大倍率的远心镜头,可以同于图像竖直中心区域.时满足测量系统对测量分辨率和测量景深的要求.CCD相机选型主要考虑相机的分辨率、像素尺寸和图像采集的帧率.由于镜头已选定,因此相机CCD像素尺寸大小直
7、接决定了测量系统的分辨率.综合考虑相机分辨率、采集帧率和像素尺寸,系统选择的相机分辨率为10001000,CCD像素尺寸为7.4m7.4m,最高帧速可达60帧/s.结合相机和镜头的参数可知,相机的真实视场为7.4mm7.4mm,每个图像像素所对应的物理距离为7.4m,即测量系统的分辨率为7.4m,满足焊缝接头间隙测量系统的分辨率要求.测量系统中采用两个波长为532nm的绿色线光源激光器对称照明.采用波长较短的绿色激光器照明可以获得接头特征更清晰的激光条纹图像.两图1焊缝接头间隙测量系统结构示意图个激光器对称放置可以增加激光条纹
8、的亮度和光照Fig1Structuraldiagramofjointgapmeasuringsystem的均匀性,并减少环境光对测量过程的干扰和影响.由于激光器
