焊縫成型三維結(jié)構(gòu)光視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、焊接是現(xiàn)代工業(yè)不可缺少的加工技術(shù)，是連接材料最重要的一種方法。焊縫的成型情況直接反映了焊接質(zhì)量，因此，焊縫成型檢測(cè)技術(shù)是焊接工程領(lǐng)域中的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。在焊接過(guò)程中，焊縫正面熔池以及焊后焊縫的三維幾何參數(shù)能夠有效的表征焊縫的成型質(zhì)量。論文基于結(jié)構(gòu)光的三維視覺(jué)傳感檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行焊縫檢測(cè)，并設(shè)計(jì)了一種新型實(shí)時(shí)熔池三維結(jié)構(gòu)光檢測(cè)系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)焊縫成型的自動(dòng)化檢測(cè)和質(zhì)量控制提出了一種新的嘗試和研究。 論文根據(jù)三角測(cè)量原理設(shè)計(jì)了三維線結(jié)構(gòu)光

2、焊縫成型檢測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)CCD攝像機(jī)的線性模型，給出了標(biāo)定方法，并通過(guò)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)確定了系統(tǒng)的標(biāo)定矩陣。選用中值濾波算法降低了圖像噪聲并采用細(xì)化算法提取出結(jié)構(gòu)光條紋的中心坐標(biāo)，重建焊縫的三維表面以及測(cè)量焊縫的余高和寬度參數(shù)。 利用熔池表面為鏡面反射表面的性質(zhì)以及激光的單向性、相干性和電弧光輻射強(qiáng)度衰減的規(guī)律，采用計(jì)算機(jī)光學(xué)仿真輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)計(jì)了基于線結(jié)構(gòu)光和逆向光線追蹤算法的熔池表面檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用分光鏡、反射鏡和成像平面構(gòu)成的

3、光學(xué)系統(tǒng)獲得不同距離的反射結(jié)構(gòu)光條紋，并根據(jù)空間解析幾何原理建立的數(shù)學(xué)模型分析反射光線的方向，然后根據(jù)光路可逆原理進(jìn)行反向追蹤，計(jì)算出反射光線與入射結(jié)構(gòu)光平面的交點(diǎn)，即熔池表面的反射點(diǎn)，重建熔池表面結(jié)構(gòu)光條紋的三維信息，獲得熔池的三維幾何參數(shù)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，從理論上驗(yàn)證了其有效性。 構(gòu)建了實(shí)時(shí)熔池三維結(jié)構(gòu)光檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)CCD攝像機(jī)進(jìn)行了校正，并通過(guò)測(cè)量梯形的傾斜平面鏡，驗(yàn)證系統(tǒng)對(duì)鏡面反射物體表面的測(cè)量精度。最后進(jìn)行了焊接