基于光栅投影的焊后焊缝表面三维测量

焊缝表面三维轮廓是评价焊后焊缝质量的重要指标,针对常用线结构光扫描进行焊缝测量时无法兼顾测量速度与精度等问题,设计并搭建了一种基于面结构光光栅投影的焊缝三维轮廓测量系统. 首先,通过数字光处理(digital light processing,DLP)投影仪向焊缝表面投射面结构光光栅条纹图像,摄像机获取变形调制条纹,利用四步相移法结合多频外差时域解相算法准确地实现了变形光栅条纹相位主值的解算和相位的展开.然后,利用平面靶标结合精密平移台获取空间点阵列的方法实现了对模型参数的标定,该标定方法精度高、可操作性强、结构稳定.最后,采用空间相位映射模型实现焊缝相位信息到高度信息的转换,实现焊缝三维轮廓的测量.结果表明,该测量方法能很好的表现焊缝细节信息,测量结果准确,测量精度能达到0.0968 mm,可以为焊后焊缝外观检测与评价提供可靠数据.     

基于线激光扫描的工业焊缝外观检测系统

文中针对表面带有鱼鳞纹的焊缝提出了工业焊缝外观检测算法:采用高维最小二乘法来拟合焊缝轮廓线,求取拟合轮廓线的二阶导数来确定焊趾范围;并基于拟合轮廓与实际轮廓间的位置偏差提取特征点,进而得到工业焊缝的形状参数.基于上述算法,开发和调试工业焊缝检测的软硬件系统.试结果表明,针对表面有鱼鳞纹的焊缝该算法可以稳定、准确、快速的进行检测.工业应用表明,该系统可稳定实现焊缝轮廓数据的快速采集.通过该系统实现对采样数据的处理计算,最后得到准确的检测结果.     

焊缝轮廓线激光检测系统开发及算法实现

目前焊缝表面检测主要依靠肉眼观察和简单测量实现,其科学性、精确性受到检验人员主观因素的影响。线激光扫描方法是工业应用中比较先进的非接触轮廓检测方法。通过线激光扫描,利用激光三角测量法可以得到物体轮廓,进而得到物体的形貌信息。基于上述技术,开发了一套焊缝轮廓线激光检测系统,系统由半导体线激光器、CMOS工业相机、LabVIEW虚拟仪器软件平台组成。基于LabVIEW编写了包括图像采集、图像处理与焊缝轮廓计算的系统,能够得到较为准确的焊缝表面轮廓信息。     

数值模拟和实验研究Ti6Al4V合金激光熔透焊接残余应力

采用热-弹塑性三维有限元法研究激光熔透焊接Ti6Al4V合金的残余应力,并采用小孔法测量焊接残余应力以和计算结果进行比较.有限元计算时,建立了以焊缝形貌尺寸为参数的统一锥形热源模型来模拟不同热输入时的焊接温度场,并讨论了边界条件和有限元网格大小的确定.研究结果表明:采用焊缝轮廓尺寸作为热源参数能准确模拟焊缝横截面轮廓;钛合金激光熔透焊接的纵向残余应力分布梯度陡;在焊件表面和内部残余应力分布趋势不同,采用小孔法测量的残余应力分布和计算的焊接件内部残余应力分布相似.     

激光-电弧复合焊焊缝截面几何尺寸的测量方法

在激光-电弧复合焊接中,工艺参数对焊缝截面几何尺寸的影响是研究重点,因此焊缝截面尺寸的精确测量非常关键。提出一种全新的焊缝截面尺寸自动测量的方法,首先采用SOBEL边缘检测算法识别提取焊缝截面的边缘轮廓曲线;然后以轮廓中心点作为坐标系的原点建立极坐标系,识别并计算与坐标原点夹角分别为15°,30°,45°,…,360°的截面轮廓曲线上点的像素坐标,从而计算对应轮廓边缘点的极坐标尺寸;最后根据比例尺完成焊缝截面尺寸的自动测量。对得到的焊缝几何尺寸和人工测量的尺寸（熔深、熔宽、余高）进行误差计算,结果表明尺寸测量精度在3%内。通过上述方法能够大大提高焊缝截面尺寸测量的效率,并且能够解决传统测量无法完成极坐标尺寸测量的缺陷。     

镀锌钢GMAW焊缝成形特征与焊枪方向同步实时检测

针对基于激光视觉传感的镀锌钢薄板搭接GMAW特点,提出了一种搭接接头焊缝成形全位置特征与焊枪方向同步实时检测方法. 该方法利用激光视觉系统同步检测焊缝与焊丝信息,采用尺度不变特征变换与方向特征检测算法,同步实时获取焊缝轮廓与焊丝方向;采用Harris角点检测算法实现焊缝轮廓特征点识别;针对接头焊缝面积偏小的特点,采用线性插值方法实现了焊缝高度与宽度的全位置、焊缝面积的亚像素级测量,并基于零、一阶矩实现了焊缝重心检测. 结果表明,该算法适应性强、测精度高,为基于焊枪姿态和焊接过程参数优化在线控制焊缝成形提供了依据.     

管屏拼焊焊缝表面缺陷的激光视觉检测方法

针对管屏多道焊缝表面缺陷存在焊缝定位困难、计算量过大的问题,文中提出一种管屏拼焊焊缝表面缺陷激光视觉检测方法,建立基于激光视觉的管屏焊缝检测系统,并基于激光视觉相机拍摄管屏图像。分析管屏特征并结合形态学操作定位焊缝,使用高维多项式拟合解决焊缝缺陷快速检测问题,实现了对管屏拼焊表面缺陷的快速检测。结果表明,该检测方案能识别的最小缺陷为1 mm2,检测速度为0.438 m/s,提升了管屏焊缝表面缺陷的检测效率,解决了曲面焊缝定位难、数据量大的难题,实现快速对大量焊缝轮廓进行检测,并符合应用要求。 创新点： (1)提出了一种管屏拼焊焊缝表面缺陷激光视觉检测方案,提升管屏焊缝表面缺陷检测效率。 (2)提出了基于高阶曲面的焊缝缺陷检测方法,实现快速对大量焊缝轮廓进行检测。 (3)管屏拼焊焊缝表面缺陷激光视觉检测方法经过数据集验证,效率和精度均满足应用要求。     

基于编码结构光的角焊缝视觉检测

针对目前角焊缝外形检测方法中存在的缺点,提出了一种基于编码结构光的角焊缝外形尺寸检测方法,采用安装在机器人手臂末端的投影结构光视觉传感机构对焊缝进行测量.投影仪在测量位置向焊缝投射一幅伪随机编码彩色条纹图像与一幅用于彩色补偿的空白图像,通过彩色补偿消除焊缝表面彩色纹理信息对结构光解码的干扰,将补偿后的变形条纹图像恢复出焊缝表面三维数据,并通过几何关系计算出角焊缝的焊缝宽度、焊脚长度等尺寸参数.结果表明,基于编码结构光的角焊缝视觉检测方法能够实现角焊缝外形尺寸的非接触式高速测量,并且测量稳定性好,测量可靠度高,在焊缝视觉检测领域将会成为一种十分有效的方法.     

圆形扫描结构光传感器的标定和焊缝检测

设计了一种新型圆形扫描结构光传感器,可在待焊工件表面形成圆形激光轨迹.阐述了该传感系统的三维测量原理,并分别对摄像机和结构光进行了标定,获得摄像机的内外参数和结构光锥面在摄像机坐标系下的方程.分别采集了对接焊缝、角接焊缝、搭接焊缝、V形坡口焊缝的图像,经过一系列的图像处理过程获得具有明显焊缝特征的二值细化图像.根据焊缝特征可以识别焊缝,得到焊缝特征点的三维空间坐标.     

坡口及焊缝表面三维轮廓的激光视觉测量

提出了一种坡口及焊缝表面三维轮廓激光视觉测量方法. 投射在坡口及焊缝轮廓表面的激光条纹,其视觉图像可作为表征轮廓特征的信息源,系统采集连续扫描的激光条纹视觉图像,得到条纹上各离散点的三维坐标. 同时采用一种搜索拟合插值算法,获取条纹间各离散点的三维坐标,在系统的三维坐标系中,采用离散点直连成网格的曲面重构方法,实现了一段坡口及焊缝表面三维轮廓的实时测量. 结果表明,在重构的三维表面轮廓任意截面上,获取的坡口宽度和深度值与游标卡尺实际测量值吻合度可达97.85%以上,这种激光视觉测量方法是可行的.