基于結構光主動視覺的激光焊接焊縫質量表面檢測技術研究.pdf

1、激光焊接具有焊接速度快、焊縫美觀及焊縫強度高等明顯優(yōu)勢,但激光焊接質量因受激光功率、光束特性、離焦量、輔助吹氣和焊接速度等工藝參數(shù)的變化,以及焊件裝配精度等因素的影響而較難控制。質量良好的焊縫是保證生產順利進行的前提,如在鋼鐵行業(yè),激光焊接帶鋼焊縫的表面缺陷會直接影響軋輥的壽命,甚至導致帶鋼斷帶而迫使生產中斷。因此,深入研究激光焊接焊縫質量檢測技術就變得尤為重要。
　　 基于結構光的主動視覺檢測是伴隨著計算機技術和光電技術的飛速

2、發(fā)展而出現(xiàn)的一種新的檢測技術,它具有非接觸性、檢測精度高、實時性好等特點,在激光焊接焊縫質量檢測中具有廣泛的應用前景。結構光主動視覺檢測可以獲取焊縫表面形貌及焊縫表面缺陷特征,為判斷激光焊接焊縫質量合格與否提供依據(jù)。
　　 在結構光主動視覺檢測系統(tǒng)中,激光發(fā)生器和攝像機的空間位姿,以及攝像機相關參數(shù)的選擇對系統(tǒng)的檢測精度有著重要影響。因此,建立了具有通用性的結構光主動視覺檢測數(shù)學模型,該模型全面描述了結構光平面和成像平面的映射關

3、系。在此基礎上,研究了線激光發(fā)生器和攝像機的空間幾何關系以及攝像機參數(shù)對檢測精度的影響,通過仿真優(yōu)化了視覺系統(tǒng)的結構參數(shù)。
　　 闡述了Zhang的基于平面靶標標定的原理和標定過程,給出結構光檢測系統(tǒng)的標定方法。該方法首先采用zhang的標定方法對攝像機進行標定,然后基于交比不變性原理,對結構光平面進行擬合,最后通過最小二乘法計算出視覺系統(tǒng)的標定參數(shù)。
　　 激光條紋中心線的準確提取是焊縫缺陷特征識別的前提,通過實驗比較

4、了極大值法、質心法、高斯擬合法提取激光條紋中心算法的優(yōu)劣。針對實際應用中投射到焊縫表面的激光條紋具有粗細不均且曲率變化較大的特點,提出了一種變邊界高斯擬合提取激光條紋中心的方法。該方法提取的激光條紋中心精度可達亞像素級,并且運算速度快,滿足激光焊接視覺檢測實時性的要求。
　　 針對激光焊接焊縫特點,繪制出結構光檢測焊縫缺陷對應的激光條紋特征圖,并對激光焊接焊縫表面缺陷類型歸類。焊縫端點位置是焊縫輪廓上極為重要的特征點,焊縫端點位