焊接变形三维摄影测量技术的研究.pdf

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1、《大型铸锻件》No．5HEAVYCASTINGANDFORGINGSeptember2011焊接变形三维摄影测量技术的研究平萍白泉(1．太原重工煤化工分公司设计所，山西030024；2．太原重工铸锻分公司工艺所，山西030024)摘要：结合焊接变形测量研究现状及其发展前景提出了一种基于摄影测量理论的非接触式测量方法。采用该方法对焊接变形进行了动态测量试验研究。结果表明，该方法可以很好的应用于焊接变形动态测量中，并且该方法还可以根据某一时刻各个点的位移值近似计算出整个焊件在此刻的变形云图。关键词：焊接变形；摄影测量；图像处理；像机标定；三维重建中图分类

2、号：TB22，TG441．7文献标识码：AStudyof3DPhotogrammetryTechnologyonWeldingDeformationPingping，BaiQuanAbstract：Combinedwiththepresentsituationanditsdevelopmentprospectofweldingdeformationmeasurementtechnology，anewnon—contractmeasurementmethodwassuggestedforweldingdeformationonthebasisofpho

3、togram—metrictheory，andthedyanmicweldingdeformationwasmeasuredbythismethod．Theresultwaswellinaccordancewithdisplacementsensorg．Inaddition，thedeformationdistributionofwholeweldmentcanbeobtainedbythismeth—od．Keywords：Weldingdeformation；photogrammetry；imageprocessing；cameracalibra

4、tion；3Dreconstruction在焊接构件的生产中，残余变形不仅影响结构的尺寸精度和外观，而且可能降低其承载能力和力学性能。矫正焊接变形费时、费工，甚至还会带来新的问题。因此，采取相应措施预测和减少变形对焊接结构质量的改进是十分重要的~6_。因此，国内外研究者都花费了大量的时间去设计图1DH1302UM双目像机各种方法对焊接变形进行测量。传统的焊接变形Figure1DH1302UMbinocularcamera测量方法一般分为动态测量和静态测量两大类，区别是前者需要在测量变形的同时对温度加以测的基本过程。本文采用DH1302UM双目像机，如

5、量；后者不需测量温度，可以直接得到变形量，但图1所示，其主要参数为1280×1024pixel，CCD不能实时测量J。由于焊接是一个涉及到热、尺寸6．7mln×5．3illm。力、冶金等多学科的极为复杂的过程，因此要对其1．2标志点的设计焊接变形进行准确模拟十分困难J。随着计算数字近景摄影测量是一种基于图像的测量技机和传感技术的发展，焊接变形的测量方法开始术，一般都是通过处理被测物体图像中的特征目向自动化、智能化的方向发展【9ll0J。其中，将三维标(边缘、拐角点、十字刻划线、激光投射点或光摄影测量技术应用于焊接动态变形测量是一种较条、圆形标志等)的

6、影像，得到特征目标的二维图好的尝试。目前该方法已经较广泛的应用于材料像坐标即对特征目标图像进行定位，然后进行测力学试验当中，用于焊接变形测量则比较少见。量。本文采用圆形作为基础形状来设计所需要的本文基于摄影测量的原理，研究一种新的焊接变标志点。形动态测量的方法。对于非编码的标志点以一定半径的圆点(黑底白色或者白底黑色，图2所示)来实现就可以1数宇图像的自动处理了，在使用中再去调整圆点的半径以使其适和场1．1图像的获取景的大小以保证精度。获取被测目标的影像是摄影测量的一个首要对于编码的标志点必须设计一种确定的规则来约束使之能够正确识别解码。以白底黑色的

7、编收稿日期：2011—05—11码点为例(图3)，其设计方案为：中心的黑色圆点3No．5《大型铸锻件》September2011HEAVYCASTINGANDFORGING总是不变用来计算编码点的圆心位置，而外圈的圆(见图5)。然后估算所构造的新椭圆边界大致圆环则用来编码，编码的方式是把外圈等分成n包含的像素数量，根据像素数量计算步进角度，每(n为位数)个部分。个步进角度应包含2—5个边界像素。最后根据1．3标志点的自动检测识别步进角度计算细分数量。本文采用的椭圆中心定位流程如图4所示。在实际的应用中，通过处理灰度图而得到一个由0和1组成的序列。另外

8、，在每一个步进角度，在大小不同的同心椭圆上采了三个点(图6所示)，再由这三个序列通过一定的处理，得到一个和它