[發明專利]基于線激光掃描的焊縫外觀形狀及表面缺陷檢測方法有效
| 申請號: | 201510074062.1 | 申請日: | 2015-02-12 |
| 公開(公告)號: | CN104697467B | 公開(公告)日: | 2017-05-24 |
| 發明(設計)人: | 李志勇;楊軍濤;范力予;任杰亮;劉富強 | 申請(專利權)人: | 中北大學 |
| 主分類號: | G01B11/25 | 分類號: | G01B11/25;G01N21/88 |
| 代理公司: | 太原華弈知識產權代理事務所14108 | 代理人: | 李毅 |
| 地址: | 030051*** | 國省代碼: | 山西;14 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 基于 激光 掃描 焊縫 外觀 形狀 表面 缺陷 檢測 方法 | ||
1.一種基于線激光掃描的焊縫外觀形狀及表面缺陷檢測方法,在三維空間中進行,以所述焊縫的縱方向為Z軸方向,截面方向為X軸方向,高度為Y軸方向,其特征是所述線激光位于焊縫的Y軸方向,對X軸方向的焊縫截面進行掃描,并沿Z軸方向移動,所述檢測方法包括:
1)、獲取焊縫任一截面的實際輪廓曲線
使用一束線激光聚焦在焊縫上任一截面的表面,從另一角度對焊縫表面的線激光進行成像,讀取所述焊縫截面表面輪廓圖像上各點的數據,獲得所述焊縫截面的實際輪廓曲線;
2)、對焊縫實際輪廓曲線進行擬合
采用最小二乘法對所述焊縫截面的實際輪廓曲線進行高維擬合,得到所述焊縫截面的擬合輪廓曲線,其中的高維擬合為八階擬合至十五階擬合之一;
3)、確定焊縫的起、終點位置
對所述焊縫截面的擬合輪廓曲線上的數據點一階求導,得到所述擬合輪廓曲線的一階導數曲線;
以擬合輪廓曲線上的高度最大值作為焊縫中心,從焊縫中心開始,尋找擬合輪廓曲線左側距離焊縫中心最近的一階導數為零的點作為尋址范圍的起點,起點至焊縫中心之間一階導數絕對值的最大值作為尋址范圍的終點,確定該起點至終點的區間為焊縫起點的尋址范圍;
在所述尋址范圍內找到實際輪廓曲線上的與擬合輪廓曲線差值最大的點作為所述焊縫截面的焊縫起點,且擬合輪廓曲線在所述焊縫起點處的值一定大于實際輪廓曲線;
同樣方法,在焊縫右側的實際輪廓曲線上找到與擬合輪廓曲線差值最大的點作為所述焊縫截面的焊縫終點;
所述焊縫起點與焊縫終點之間的距離即為所述焊縫截面的焊縫寬度,所述焊縫起點與焊縫終點連線到所述焊縫實際輪廓曲線上高度最大值的垂直距離即為所述焊縫截面的焊縫高度;
由此獲得一幀所述焊縫截面的焊縫輪廓曲線;
4)、獲取焊縫的表面輪廓圖像
以恒定的速度沿焊縫縱向移動所述線激光,每間隔規定的掃描步長獲取一幀焊縫截面實際輪廓線,重復上述過程,得到每一幀焊縫截面的焊縫輪廓曲線;將所有幀焊縫輪廓曲線合并處理,得到所述焊縫的整體三維輪廓圖像;對所有幀焊縫的焊縫寬度和焊縫高度取平均值,得到所述焊縫的平均焊縫寬度和平均焊縫高度;
5)、按照下述判定標準檢測所述焊縫上是否存在未熔合、咬邊或氣孔缺陷
a)對于任意一幀焊縫輪廓曲線,計算焊縫輪廓曲線上任意點與擬合輪廓曲線高度的差值,差值超出預設標準值,認定該點存在缺陷;
b)沿焊縫縱向方向,從存在缺陷點的第一幀輪廓開始,到缺陷停止的最后一幀輪廓,以輪廓幀數乘以輪廓間掃描步長,計算出缺陷的長度;
c)包含有焊縫起點或焊縫終點的缺陷為未熔合或咬邊,其余缺陷為氣孔;
6)、按照下述判定標準檢測所述焊縫上是否存在焊瘤缺陷
a)將所述焊縫沿縱向分成若干個標準段,計算每個標準段焊縫的分段平均高度;
b)計算各分段平均高度與標準焊縫高度的差值,差值大于預設標準值即為存在焊瘤,標準段位置即為焊瘤位置,高度差值即為焊瘤大小;
所述標準焊縫高度按照公式H=1+0.15b計算,其中H為標準焊縫高度,mm;b為鋼板厚度,mm。
2.根據權利要求1所述的焊縫外觀形狀及表面缺陷檢測方法,其特征是采用最小二乘法對所述焊縫截面的實際輪廓曲線進行十二階高維擬合。
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