一種線光源掃描焊縫的檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種線光源掃描焊縫的檢測方法，包括：向焊件焊縫的預(yù)設(shè)線方向的多個預(yù)設(shè)點發(fā)射線激光；獲取所述線激光的反射光束；經(jīng)過測量處理后獲取所述預(yù)設(shè)線方向上每個預(yù)設(shè)點與激光視覺傳感器的相對距離；當(dāng)所述預(yù)設(shè)線方向上每個預(yù)設(shè)點檢測完成后，以第一預(yù)設(shè)距離依次向第一方向移動所述線激光，獲取所述第一方向上每個檢測點與所述激光視覺傳感器的相對距離，所述第一方向與所述預(yù)設(shè)線方向垂直；根據(jù)所述預(yù)設(shè)線方向上所述每個預(yù)設(shè)點和所述第一方向上所述每個檢測點與所述激光視覺傳感器的相對距離，計算出所述焊縫的外形參數(shù)，利用所述外形參數(shù)生成相應(yīng)的特征信號。該線光源掃描焊縫的檢測方法有效地實現(xiàn)了對焊縫成形狀況的自動檢測。
【專利說明】
一種線光源掃描焊縫的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及焊縫檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種線光源掃描焊縫的檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]焊接過程中的質(zhì)量檢測非常重要，目前對焊縫的質(zhì)量檢測主要包括焊縫外觀形狀和表面缺陷檢測、焊縫內(nèi)部缺陷檢測、焊縫各種性能檢測等方面。焊縫內(nèi)部缺陷的檢測主要采用射線、超聲波探傷等無損檢測方法實現(xiàn)。焊縫各種性能檢測包括力學(xué)性能、腐蝕性能等的檢測。而焊縫外觀形狀和表面缺陷檢測應(yīng)用最廣，基本所有的工業(yè)焊縫都要進(jìn)行外觀和表面缺陷檢測。除了內(nèi)部檢測要求外，均需要進(jìn)行嚴(yán)格的焊縫外觀形狀和表面缺陷檢測。焊縫表面缺陷檢測主要由目測識別、磁粉探傷、滲透檢測及簡單測量來實現(xiàn)。目測法依靠工人經(jīng)驗對焊縫成形狀況作出評判;磁粉檢測是利用磁的特性，在缺陷處有漏磁場產(chǎn)生，與表面涂有的磁粉相互作用，磁力線的分布發(fā)生改變，而顯示出表面缺陷的檢測方法。滲透檢測法是以植物具有的毛細(xì)吸收作用原理為原理用來檢測試件表面是否存在缺陷的一種無損檢測方法。焊縫測量尺可以測量對接焊縫的寬度、高度，角焊縫的角度等參數(shù)。
[0003]以上檢測方法都有一定的局限性，其中超聲波檢測對操作人員的要求較高，區(qū)別不同種類的焊接缺陷有一定的難度且需要耦合劑，且難以直觀成像;射線檢測檢測成本高，檢測設(shè)備較大，產(chǎn)生的射線輻射對人體傷害極大;采用測量器具焊縫尺寸測量尺對對接焊縫的寬度、高度，角焊縫的焊角尺寸等進(jìn)行測量，其科學(xué)性、精確性都受到檢驗人員主觀因素的影響；應(yīng)用磁粉探傷和滲透檢測法則只能對焊縫表面開口缺陷定性檢出，難以量化評價；目測法很難滿足快速、準(zhǔn)確檢測的工業(yè)要求，對于一些較小的缺陷，還往往會由于測量人員的觀察不仔細(xì)造成漏檢。
[0004]綜上所述，如何有效地實現(xiàn)對焊縫成形狀況的自動檢測，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種線光源掃描焊縫的檢測方法，該線光源掃描焊縫的檢測方法有效地實現(xiàn)了對焊縫成形狀況的自動檢測。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]—種線光源掃描焊縫的檢測方法，包括:
[0008]向焊件焊縫的預(yù)設(shè)線方向的多個預(yù)設(shè)點發(fā)射線激光；
[0009]獲取所述線激光的反射光束；
[0010]經(jīng)過測量處理后獲取所述預(yù)設(shè)線方向上每個預(yù)設(shè)點與激光視覺傳感器的相對距離；
[0011]當(dāng)所述預(yù)設(shè)線方向上每個預(yù)設(shè)點檢測完成后，以第一預(yù)設(shè)距離依次向第一方向移動所述線激光，獲取所述第一方向上每個檢測點與所述激光視覺傳感器的相對距離，所述第一方向與所述預(yù)設(shè)線方向垂直；
[0012]根據(jù)所述預(yù)設(shè)線方向上所述每個預(yù)設(shè)點和所述第一方向上所述每個檢測點與所述激光視覺傳感器的相對距離，計算出所述焊縫的外形參數(shù)，利用所述外形參數(shù)生成相應(yīng)的特征信號。
[0013]優(yōu)選地，在所述向焊件焊縫的預(yù)設(shè)線方向的多個預(yù)設(shè)點發(fā)射線激光之前調(diào)整所述激光視覺傳感器與所述焊件的距離，確定所述激光視覺傳感器的位置。
[0014]優(yōu)選地，在所述向焊件焊縫的預(yù)設(shè)線方向的多個預(yù)設(shè)點發(fā)射線激光之前將所述激光視覺傳感器與計算機控制器連接。
[0015]優(yōu)選地，在所述向焊件焊縫的預(yù)設(shè)線方向的多個預(yù)設(shè)點發(fā)射線激光之前選取所述焊件的待測焊縫區(qū)域，確定所述預(yù)設(shè)線的位置。
[0016]優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)線方向為X方向；所述以第一預(yù)設(shè)距離依次向第一方向移動所述線激光為以第一預(yù)設(shè)距離依次向Y方向移動所述線激光。
[0017]優(yōu)選地，所述激光視覺傳感器包括所述半導(dǎo)體激光發(fā)射源和所述CMOS相機，通過所述半導(dǎo)體激光發(fā)射源向所述焊件焊縫的預(yù)設(shè)線方向的多個預(yù)設(shè)點發(fā)射線激光，通過所述CMOS相機獲取所述線激光的反射光束。
[0018]本發(fā)明所提供的線光源掃描焊縫的檢測方法，包括:向焊件焊縫的預(yù)設(shè)線方向的多個預(yù)設(shè)點發(fā)射線激光，比如向焊縫處打出一束結(jié)構(gòu)光信號。線激光打在焊縫表面后檢測該線光源，獲取線激光的反射光束。經(jīng)過測量處理后獲取預(yù)設(shè)線方向上每個預(yù)設(shè)點與激光視覺傳感器的相對距離，即檢測到相應(yīng)的位移，進(jìn)而得出一道焊縫截面輪廓的結(jié)構(gòu)光信號，該信號精確測量了焊縫橫截面的成形參數(shù)。該結(jié)構(gòu)光信號精確地反映了焊縫實際參數(shù)。結(jié)合圖像處理、模式識別等方法，用計算機分析該結(jié)構(gòu)光信號便可精確計算焊縫的焊縫厚度、焊縫厚度偏差、焊縫余高、焊腳高度、焊腳高度偏差等參數(shù)。當(dāng)預(yù)設(shè)線方向上每個預(yù)設(shè)點檢測完成后，以第一預(yù)設(shè)距離依次向第一方向移動線激光，獲取第一方向上每個檢測點與激光視覺傳感器的相對距離，將激光視覺傳感器移動到相應(yīng)位置，采集整條焊縫的結(jié)構(gòu)光信號。第一方向與預(yù)設(shè)線方向垂直，第一預(yù)設(shè)距的具體大小可以根據(jù)實際應(yīng)用情況而定。根據(jù)預(yù)設(shè)線方向上每個預(yù)設(shè)點和第一方向上每個檢測點與激光視覺傳感器的相對距離，通過對結(jié)構(gòu)光信號三維重建后獲取焊縫外形參數(shù)，計算出焊縫的外形參數(shù)，利用外形參數(shù)生成相應(yīng)的特征信號，進(jìn)而結(jié)合相應(yīng)算法準(zhǔn)確檢測各種焊縫成形狀況。
[0019]本發(fā)明所提供的線光源掃描焊縫的檢測方法，采集到的焊縫線激光，通過計算機控制器三維重建得到焊縫的外形參數(shù)，利用焊縫外形參數(shù)可以生成相應(yīng)的特征信號，結(jié)合模式識別技術(shù)，完成焊縫外形參數(shù)測量和焊縫成形自動識別。在相應(yīng)位置采集到代表某類焊縫狀況的特征信號，可記錄該處焊縫的坐標(biāo)，結(jié)合模式識別算法，確定焊縫成形的詳細(xì)參數(shù)，結(jié)合相應(yīng)焊接工藝及相應(yīng)算法準(zhǔn)確測量和識別各種焊縫成形狀況，從而實現(xiàn)了基于激光視覺的焊縫成型自動檢測。針對檢測過程中獲取的焊縫外形三維參數(shù)，完成焊縫尺寸測量、焊縫成型檢測等。該線光源掃描焊縫的檢測方法與超聲波檢測與射線檢測相比，該技術(shù)可以實現(xiàn)焊縫表面成形檢測；與磁粉、滲透檢測相比較，該技術(shù)可以實現(xiàn)焊縫表面的三維重建;與目測法及簡單測量方法相比，該技術(shù)可實現(xiàn)自動化檢測，能節(jié)省大量人力成本。故可以得出，線光源掃描焊縫的檢測方法智能環(huán)保、適用范圍廣、成像信號精準(zhǔn)，非常適合焊接成形、焊接缺陷的自動化檢測。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本發(fā)明中一種【具體實施方式】所提供的線光源掃描焊縫的檢測方法的流程圖；
[0022]圖2為采用圖1的檢測方法測量對接焊縫的示意圖；
[0023]圖3為采用圖1的檢測方法測量環(huán)形焊縫的示意圖；
[0024]圖4為采用圖1的檢測方法測量角焊縫的示意圖。
[0025]附圖中標(biāo)記如下:
[0026]1-激光視覺傳感器、2-半導(dǎo)體激光發(fā)射源、3-線激光、4-焊縫、5-焊件、6-CM0S相機、7-計算機控制器、8-結(jié)構(gòu)光信號。
【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明的核心是提供一種線光源掃描焊縫的檢測方法，該線光源掃描焊縫的檢測方法有效地實現(xiàn)了對焊縫成形狀況的自動檢測。
[0028]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0029]請參考圖1，圖1為本發(fā)明中一種【具體實施方式】所提供的線光源掃描焊縫的檢測方法的流程圖。
[0030]在一種【具體實施方式】中，焊接結(jié)構(gòu)件形成三維空間的角焊縫、對接焊縫、環(huán)形焊縫、開或不開坡口焊縫、水平焊縫、垂直焊縫、曲線焊縫等各種復(fù)雜焊縫4。對于角焊縫，需要檢測的參數(shù)包括:焊縫厚度、焊縫厚度偏差、焊縫余高、焊腳高度、焊腳高度偏差、咬邊和未熔合尺寸等。對于對接焊縫，需要檢測的參數(shù)包括:焊縫余高、焊縫熔寬、未焊滿、咬邊和未熔合尺寸等。
[0031]本發(fā)明所提供的線光源掃描焊縫的檢測方法，包括:
[0032]步驟S1:向焊件5焊縫4的預(yù)設(shè)線方向的多個預(yù)設(shè)點發(fā)射線激光3;
[0033]步驟S2:獲取線激光3的反射光束；
[0034]步驟S3:經(jīng)過測量處理后獲取預(yù)設(shè)線方向上每個預(yù)設(shè)點與激光視覺傳感器I的相對距離；
[0035]步驟S4:當(dāng)預(yù)設(shè)線方向上每個預(yù)設(shè)點檢測完成后，以第一預(yù)設(shè)距離依次向第一方向移動線激光3，獲取第一方向上每個檢測點與激光視覺傳感器I的相對距離，第一方向與預(yù)設(shè)線方向垂直；
[0036]步驟S5:根據(jù)預(yù)設(shè)線方向上每個預(yù)設(shè)點和第一方向上每個檢測點與激光視覺傳感器I的相對距離，計算出焊縫4的外形參數(shù)，利用外形參數(shù)生成相應(yīng)的特征信號。
[0037]具體地說，向焊件5焊縫4的預(yù)設(shè)線方向的多個預(yù)設(shè)點發(fā)射線激光3，比如向焊縫4處打出一束結(jié)構(gòu)光信號8。線激光3打在焊縫4表面后檢測該線光源，獲取線激光3的反射光束。經(jīng)過測量處理后獲取預(yù)設(shè)線方向上每個預(yù)設(shè)點與激光視覺傳感器I的相對距離，即檢測到相應(yīng)的位移，進(jìn)而得出一道焊縫4截面輪廓的結(jié)構(gòu)光信號8，該信號精確測量了焊縫4橫截面的成形參數(shù)。該結(jié)構(gòu)光信號8精確地反映了焊縫4實際參數(shù)。結(jié)合圖像處理、模式識別等方法，用計算機分析該結(jié)構(gòu)光信號8便可精確計算焊縫4的焊縫厚度、焊縫厚度偏差、焊縫余高、焊腳高度、焊腳高度偏差等參數(shù)。當(dāng)預(yù)設(shè)線方向上每個預(yù)設(shè)點檢測完成后，以第一預(yù)設(shè)距離依次向第一方向移動線激光3，獲取第一方向上每個檢測點與激光視覺傳感器I的相對距離，將激光視覺傳感器I移動到相應(yīng)位置，采集整條焊縫4的結(jié)構(gòu)光信號8。第一方向與預(yù)設(shè)線方向垂直，第一預(yù)設(shè)距的具體大小可以根據(jù)實際應(yīng)用情況而定。根據(jù)預(yù)設(shè)線方向上每個預(yù)設(shè)點和第一方向上每個檢測點與激光視覺傳感器I的相對距離，通過對結(jié)構(gòu)光信號8三維重建后獲取焊縫4外形參數(shù)，計算出焊縫4的外形參數(shù)，利用外形參數(shù)生成相應(yīng)的特征信號，進(jìn)而結(jié)合相應(yīng)算法準(zhǔn)確檢測各種焊縫4成形狀況。
[0038]本發(fā)明所提供的線光源掃描焊縫的檢測方法，采集到的焊縫4線激光3，通過計算機控制器7三維重建得到焊縫4的外形參數(shù)，利用焊縫4外形參數(shù)可以生成相應(yīng)的特征信號，結(jié)合模式識別技術(shù)，完成焊縫4外形參數(shù)測量和焊縫4成形自動識別。在相應(yīng)位置采集到代表某類焊縫4狀況的特征信號，可記錄該處焊縫4的坐標(biāo)，結(jié)合模式識別算法，確定焊縫4成形的詳細(xì)參數(shù)，結(jié)合相應(yīng)焊接工藝及相應(yīng)算法準(zhǔn)確測量和識別各種焊縫4成形狀況，從而實現(xiàn)了基于激光視覺的焊縫4成型自動檢測。針對檢測過程中獲取的焊縫4外形三維參數(shù)，完成焊縫4尺寸測量、焊縫4成型檢測等。該線光源掃描焊縫的檢測方法與超聲波檢測與射線檢測相比，該技術(shù)可以實現(xiàn)焊縫4表面成形檢測;與磁粉、滲透檢測相比較，該技術(shù)可以實現(xiàn)焊縫4表面的三維重建;與目測法及簡單測量方法相比，該技術(shù)可實現(xiàn)自動化檢測，能節(jié)省大量人力成本。故可以得出，我們提出的焊接成形激光視覺自動檢測技術(shù)智能環(huán)保、適用范圍廣、成像信號精準(zhǔn)，非常適合焊接成形、焊接缺陷的自動化檢測。
[0039]上述線光源掃描焊縫的檢測方法僅是一種優(yōu)選方案，具體并不局限于此，在此基礎(chǔ)上可根據(jù)實際需要做出具有針對性的調(diào)整，從而得到不同的實施方式，在步驟SI之前調(diào)整激光視覺傳感器I與焊件5的距離，確定激光視覺傳感器I的位置，比如激光視覺傳感器I與焊件5的高度，具體高度可以根據(jù)具體使用情況的不同自行設(shè)定，以此保證激光視覺傳感器I處于合適的高度，可以更好地獲取每個檢測點與激光視覺傳感器I的相對距離，測量效果較好。
[0040]在上述【具體實施方式】的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體場合的不同，對線光源掃描焊縫的檢測方法進(jìn)行若干改變，在步驟SI之前將激光視覺傳感器I與計算機控制器7連接。通過計算機控制器7控制將激光視覺傳感器I移動到相應(yīng)位置，結(jié)合兩個方向移動工件，擬合得到焊縫4成形的三維信息。計算機控制器7通過該三維信息三維重建后獲取焊縫4外形參數(shù)，進(jìn)而結(jié)合相應(yīng)算法準(zhǔn)確檢測各種焊縫4成形狀況，實現(xiàn)自動化檢測。
[0041]顯然，在這種思想的指導(dǎo)下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)具體場合的不同對上述【具體實施方式】進(jìn)行若干改變，在步驟SI之前選取焊件5的待測焊縫區(qū)域，確定預(yù)設(shè)線的位置，對待測焊縫區(qū)域進(jìn)行檢測，可以重復(fù)檢測，也可以重新選擇待測焊縫區(qū)域，較為實用、合理。
[0042]需要特別指出的是，本發(fā)明所提供的線光源掃描焊縫的檢測方法不應(yīng)被限制于此種情形，預(yù)設(shè)線方向為X方向；以第一預(yù)設(shè)距離依次向第一方向移動線激光3為以第一預(yù)設(shè)距離依次向Y方向移動線激光3，操作簡單，檢測點較為規(guī)整，易于成形檢測。
[0043]本發(fā)明所提供的線光源掃描焊縫的檢測方法，在其它部件不改變的情況下，激光視覺傳感器I包括半導(dǎo)體激光發(fā)射源2和CMOS相機6，通過半導(dǎo)體激光發(fā)射源2向焊件5焊縫4的預(yù)設(shè)線方向的多個預(yù)設(shè)點發(fā)射線激光3，通過CMOS相機6獲取線激光3的反射光束，結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，功能強大。
[0044]本說明書中各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0045]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種線光源掃描焊縫的檢測方法，其特征在于，包括: 向焊件焊縫的預(yù)設(shè)線方向的多個預(yù)設(shè)點發(fā)射線激光； 獲取所述線激光的反射光束； 經(jīng)過測量處理后獲取所述預(yù)設(shè)線方向上每個預(yù)設(shè)點與激光視覺傳感器的相對距離； 當(dāng)所述預(yù)設(shè)線方向上每個預(yù)設(shè)點檢測完成后，以第一預(yù)設(shè)距離依次向第一方向移動所述線激光，獲取所述第一方向上每個檢測點與所述激光視覺傳感器的相對距離，所述第一方向與所述預(yù)設(shè)線方向垂直； 根據(jù)所述預(yù)設(shè)線方向上所述每個預(yù)設(shè)點和所述第一方向上所述每個檢測點與所述激光視覺傳感器的相對距離，計算出所述焊縫的外形參數(shù)，利用所述外形參數(shù)生成相應(yīng)的特征信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線光源掃描焊縫的檢測方法，其特征在于，在所述向焊件焊縫的預(yù)設(shè)線方向的多個預(yù)設(shè)點發(fā)射線激光之前調(diào)整所述激光視覺傳感器與所述焊件的距離，確定所述激光視覺傳感器的位置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線光源掃描焊縫的檢測方法，其特征在于，在所述向焊件焊縫的預(yù)設(shè)線方向的多個預(yù)設(shè)點發(fā)射線激光之前將所述激光視覺傳感器與計算機控制器連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線光源掃描焊縫的檢測方法，其特征在于，在所述向焊件焊縫的預(yù)設(shè)線方向的多個預(yù)設(shè)點發(fā)射線激光之前選取所述焊件的待測焊縫區(qū)域，確定所述預(yù)設(shè)線的位置。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的線光源掃描焊縫的檢測方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)線方向為X方向；所述以第一預(yù)設(shè)距離依次向第一方向移動所述線激光為以第一預(yù)設(shè)距離依次向Y方向移動所述線激光。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線光源掃描焊縫的檢測方法，其特征在于，所述激光視覺傳感器包括所述半導(dǎo)體激光發(fā)射源和所述CMOS相機，通過所述半導(dǎo)體激光發(fā)射源向所述焊件焊縫的預(yù)設(shè)線方向的多個預(yù)設(shè)點發(fā)射線激光，通過所述CMOS相機獲取所述線激光的反射光束。
【文檔編號】G01N21/95GK106093070SQ201610688210
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月18日 公開號201610688210.3, CN 106093070 A, CN 106093070A, CN 201610688210, CN-A-106093070, CN106093070 A, CN106093070A, CN201610688210, CN201610688210.3
【發(fā)明人】高向東, 藍(lán)重洲
【申請人】廣東工業(yè)大學(xué)