基于线激光辅助的焊缝成形表征方法的-研究

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1、摘要焊缝成形表面是焊缝质量检测的重要检测部分，焊缝成形质量的好坏直接影响着焊接产品的使用寿命、生产效率和生产成本。目前，焊缝成形质量主要通过人工测算焊缝熔宽、余高等外形尺寸或目测焊缝表面出现的焊瘤、气孔、弧坑等缺陷来进行评价，这种焊后低效的、定性的评价方法主观因素大，难以保证量化精度，同时也无法满足现代焊接生产质量管理自动化、数字化发展需求。视觉传感技术的快速发展为焊缝表面成形的视觉诊断提供了技术基础。激光因其是平行光、单色光，传播过程不易受外界环境影响等特点，被广泛应用于测距、信息采集、信息传递等工业领域

2、。本文采用线激光投射在焊缝成形轮廓的视觉成像为信息源，探索了一种实时获取焊缝表面成形尺寸的视觉测量方法以及焊缝表面缺陷的识别和评价方法。主要研究内容如下：(1)搭建一套基于激光辅助的焊缝成形单目视觉检测系统。该系统能够实现焊缝图像的采集、存储、显示、处理以及焊缝尺寸自动检测、缺陷的识别等功能。(2)对摄像机进行标定，获取摄像机的内、外参数及投影矩阵，建立图像像素坐标与三维实物坐标问的关系，并确定图像中的像素尺寸与实际尺寸之间的数学转换关系。用标定了的测量系统对游标卡尺量爪间距进行测量，以游标卡尺直接读数为参

3、考值，验证了视觉测量系统的测量精度。(3)探索一种用激光条纹表征焊缝表面成形轮廓的方法。阐述了用激光条纹表征焊缝成形轮廓的可行性。然后对投射在焊缝上的条纹图像进行中值滤波、阈值分割、骨络化及形态学处理，得到了连通、光滑的并能精细表征焊缝表面成形轮廓的细化条纹。(4)研究一种表征焊缝成形参数的提取方法。通过建立相关的算法检测投射在焊缝上的条纹数目，从而获取了焊缝长度信息。同时，实时检测条纹的畸变点，得到条纹所处焊缝位置的宽度信息。实现焊缝成形参数的实时提取，并对参数检测误差进行分析。(5)探索一种用激光辅助的

4、视觉系统识别和评价焊缝表面缺陷的方法。用视觉检测系统实时检测焊缝宽度不均和凹坑等表面缺陷，并建立一系列缺陷识别算法，最后，建立了缺陷评价指标，并通过对待测焊缝进行缺陷指标提取，完成焊缝成形质量的评定。关键词：焊缝成形，视觉，‘激光条纹，缺陷，检测IIIAbstractWeldsurfaceformationisanimportantpartofweldingqualitydetection，andweldingformationqualitydirectlyaffectstheservicelife，pro

5、ductioncostsandproductionefficiencyofweldingproductions．Atpresent，weldingformationqualityisevaluatedbymeansofartificialvisualwhichisthemainmethodtodetectweldformationsizesandsurfacedefects，suchasweldwidth，reinforcement，overlap，blowhole，arcpitandSOon．Thisev

6、aluationmethodwhichisinefficientandqualitativehastoomuchinfluenceofsubjectivefactors，SOitisdifficulttoensuretheaccuracyofquantitation．Atthesametime，thismethodalsocannotmeetthedevelopmentneedsofautomationanddigitizationformodernweldingproduction．Therapiddev

7、elopmentofvisualsensingtechnologyprovidesthetechnicalfoundationforvisualdiagnosisofweldappearanceformation．Laserisnotonlyaparallellight，butalsoamonochromaticlight，andisnoteasilyaffectedbyexternalenvironment，SOitiswidelyusedindistancemeasurement，information

8、collection，informationtransmissionandotherindustrialfields．Inthispaper，imagesoflaserstripecastonweldsurfaceareusedassourceofinformation·Onthebasics，avisualmeasurementmethodtoreal—timelyextracttheformationpara