基于結(jié)構(gòu)光主動(dòng)視覺的激光焊接焊縫質(zhì)量表面檢測技術(shù)研究.pdf

1、激光焊接具有焊接速度快、焊縫美觀及焊縫強(qiáng)度高等明顯優(yōu)勢,但激光焊接質(zhì)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(zhì)量良好的焊縫是保證生產(chǎn)順利進(jìn)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(huì)直接影響軋輥的壽命,甚至導(dǎo)致帶鋼斷帶而迫使生產(chǎn)中斷。因此,深入研究激光焊接焊縫質(zhì)量檢測技術(shù)就變得尤為重要。
　　 基于結(jié)構(gòu)光的主動(dòng)視覺檢測是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和光電技術(shù)的飛速

2、發(fā)展而出現(xiàn)的一種新的檢測技術(shù),它具有非接觸性、檢測精度高、實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn),在激光焊接焊縫質(zhì)量檢測中具有廣泛的應(yīng)用前景。結(jié)構(gòu)光主動(dòng)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(zhì)量合格與否提供依據(jù)。
　　 在結(jié)構(gòu)光主動(dòng)視覺檢測系統(tǒng)中,激光發(fā)生器和攝像機(jī)的空間位姿,以及攝像機(jī)相關(guān)參數(shù)的選擇對(duì)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(jié)構(gòu)光主動(dòng)視覺檢測數(shù)學(xué)模型,該模型全面描述了結(jié)構(gòu)光平面和成像平面的映射關(guān)

3、系。在此基礎(chǔ)上,研究了線激光發(fā)生器和攝像機(jī)的空間幾何關(guān)系以及攝像機(jī)參數(shù)對(duì)檢測精度的影響,通過仿真優(yōu)化了視覺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　 闡述了Zhang的基于平面靶標(biāo)標(biāo)定的原理和標(biāo)定過程,給出結(jié)構(gòu)光檢測系統(tǒng)的標(biāo)定方法。該方法首先采用zhang的標(biāo)定方法對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定,然后基于交比不變性原理,對(duì)結(jié)構(gòu)光平面進(jìn)行擬合,最后通過最小二乘法計(jì)算出視覺系統(tǒng)的標(biāo)定參數(shù)。
　　 激光條紋中心線的準(zhǔn)確提取是焊縫缺陷特征識(shí)別的前提,通過實(shí)驗(yàn)比較

4、了極大值法、質(zhì)心法、高斯擬合法提取激光條紋中心算法的優(yōu)劣。針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中投射到焊縫表面的激光條紋具有粗細(xì)不均且曲率變化較大的特點(diǎn),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(dá)亞像素級(jí),并且運(yùn)算速度快,滿足激光焊接視覺檢測實(shí)時(shí)性的要求。
　　 針對(duì)激光焊接焊縫特點(diǎn),繪制出結(jié)構(gòu)光檢測焊縫缺陷對(duì)應(yīng)的激光條紋特征圖,并對(duì)激光焊接焊縫表面缺陷類型歸類。焊縫端點(diǎn)位置是焊縫輪廓上極為重要的特征點(diǎn),焊縫端點(diǎn)位