CN106093070A - 一种线光源扫描焊缝的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线光源扫描焊缝的检测方法，包括：向焊件焊缝的预设线方向的多个预设点发射线激光；获取所述线激光的反射光束；经过测量处理后获取所述预设线方向上每个预设点与激光视觉传感器的相对距离；当所述预设线方向上每个预设点检测完成后，以第一预设距离依次向第一方向移动所述线激光，获取所述第一方向上每个检测点与所述激光视觉传感器的相对距离，所述第一方向与所述预设线方向垂直；根据所述预设线方向上所述每个预设点和所述第一方向上所述每个检测点与所述激光视觉传感器的相对距离，计算出所述焊缝的外形参数，利用所述外形参数生成相应的特征信号。该线光源扫描焊缝的检测方法有效地实现了对焊缝成形状况的自动检测。

Description

一种线光源扫描焊缝的检测方法

技术领域

本发明涉及焊缝检测技术领域，特别是涉及一种线光源扫描焊缝的检测方法。

背景技术

焊接过程中的质量检测非常重要，目前对焊缝的质量检测主要包括焊缝外观形状和表面缺陷检测、焊缝内部缺陷检测、焊缝各种性能检测等方面。焊缝内部缺陷的检测主要采用射线、超声波探伤等无损检测方法实现。焊缝各种性能检测包括力学性能、腐蚀性能等的检测。而焊缝外观形状和表面缺陷检测应用最广，基本所有的工业焊缝都要进行外观和表面缺陷检测。除了内部检测要求外，均需要进行严格的焊缝外观形状和表面缺陷检测。焊缝表面缺陷检测主要由目测识别、磁粉探伤、渗透检测及简单测量来实现。目测法依靠工人经验对焊缝成形状况作出评判；磁粉检测是利用磁的特性，在缺陷处有漏磁场产生，与表面涂有的磁粉相互作用，磁力线的分布发生改变，而显示出表面缺陷的检测方法。渗透检测法是以植物具有的毛细吸收作用原理为原理用来检测试件表面是否存在缺陷的一种无损检测方法。焊缝测量尺可以测量对接焊缝的宽度、高度，角焊缝的角度等参数。

以上检测方法都有一定的局限性，其中超声波检测对操作人员的要求较高，区别不同种类的焊接缺陷有一定的难度且需要耦合剂，且难以直观成像；射线检测检测成本高，检测设备较大，产生的射线辐射对人体伤害极大；采用测量器具焊缝尺寸测量尺对对接焊缝的宽度、高度，角焊缝的焊角尺寸等进行测量，其科学性、精确性都受到检验人员主观因素的影响；应用磁粉探伤和渗透检测法则只能对焊缝表面开口缺陷定性检出，难以量化评价；目测法很难满足快速、准确检测的工业要求，对于一些较小的缺陷，还往往会由于测量人员的观察不仔细造成漏检。

综上所述，如何有效地实现对焊缝成形状况的自动检测，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种线光源扫描焊缝的检测方法，该线光源扫描焊缝的检测方法有效地实现了对焊缝成形状况的自动检测。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种线光源扫描焊缝的检测方法，包括：

向焊件焊缝的预设线方向的多个预设点发射线激光；

获取所述线激光的反射光束；

经过测量处理后获取所述预设线方向上每个预设点与激光视觉传感器的相对距离；

当所述预设线方向上每个预设点检测完成后，以第一预设距离依次向第一方向移动所述线激光，获取所述第一方向上每个检测点与所述激光视觉传感器的相对距离，所述第一方向与所述预设线方向垂直；

根据所述预设线方向上所述每个预设点和所述第一方向上所述每个检测点与所述激光视觉传感器的相对距离，计算出所述焊缝的外形参数，利用所述外形参数生成相应的特征信号。

优选地，在所述向焊件焊缝的预设线方向的多个预设点发射线激光之前调整所述激光视觉传感器与所述焊件的距离，确定所述激光视觉传感器的位置。

优选地，在所述向焊件焊缝的预设线方向的多个预设点发射线激光之前将所述激光视觉传感器与计算机控制器连接。

优选地，在所述向焊件焊缝的预设线方向的多个预设点发射线激光之前选取所述焊件的待测焊缝区域，确定所述预设线的位置。

优选地，所述预设线方向为X方向；所述以第一预设距离依次向第一方向移动所述线激光为以第一预设距离依次向Y方向移动所述线激光。

优选地，所述激光视觉传感器包括所述半导体激光发射源和所述CMOS相机，通过所述半导体激光发射源向所述焊件焊缝的预设线方向的多个预设点发射线激光，通过所述CMOS相机获取所述线激光的反射光束。

本发明所提供的线光源扫描焊缝的检测方法，包括：向焊件焊缝的预设线方向的多个预设点发射线激光，比如向焊缝处打出一束结构光信号。线激光打在焊缝表面后检测该线光源，获取线激光的反射光束。经过测量处理后获取预设线方向上每个预设点与激光视觉传感器的相对距离，即检测到相应的位移，进而得出一道焊缝截面轮廓的结构光信号，该信号精确测量了焊缝横截面的成形参数。该结构光信号精确地反映了焊缝实际参数。结合图像处理、模式识别等方法，用计算机分析该结构光信号便可精确计算焊缝的焊缝厚度、焊缝厚度偏差、焊缝余高、焊脚高度、焊脚高度偏差等参数。当预设线方向上每个预设点检测完成后，以第一预设距离依次向第一方向移动线激光，获取第一方向上每个检测点与激光视觉传感器的相对距离，将激光视觉传感器移动到相应位置，采集整条焊缝的结构光信号。第一方向与预设线方向垂直，第一预设距的具体大小可以根据实际应用情况而定。根据预设线方向上每个预设点和第一方向上每个检测点与激光视觉传感器的相对距离，通过对结构光信号三维重建后获取焊缝外形参数，计算出焊缝的外形参数，利用外形参数生成相应的特征信号，进而结合相应算法准确检测各种焊缝成形状况。

本发明所提供的线光源扫描焊缝的检测方法，采集到的焊缝线激光，通过计算机控制器三维重建得到焊缝的外形参数，利用焊缝外形参数可以生成相应的特征信号，结合模式识别技术，完成焊缝外形参数测量和焊缝成形自动识别。在相应位置采集到代表某类焊缝状况的特征信号，可记录该处焊缝的坐标，结合模式识别算法，确定焊缝成形的详细参数，结合相应焊接工艺及相应算法准确测量和识别各种焊缝成形状况，从而实现了基于激光视觉的焊缝成型自动检测。针对检测过程中获取的焊缝外形三维参数，完成焊缝尺寸测量、焊缝成型检测等。该线光源扫描焊缝的检测方法与超声波检测与射线检测相比，该技术可以实现焊缝表面成形检测；与磁粉、渗透检测相比较，该技术可以实现焊缝表面的三维重建；与目测法及简单测量方法相比，该技术可实现自动化检测，能节省大量人力成本。故可以得出，线光源扫描焊缝的检测方法智能环保、适用范围广、成像信号精准，非常适合焊接成形、焊接缺陷的自动化检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中一种具体实施方式所提供的线光源扫描焊缝的检测方法的流程图；

图2为采用图1的检测方法测量对接焊缝的示意图；

图3为采用图1的检测方法测量环形焊缝的示意图；

图4为采用图1的检测方法测量角焊缝的示意图。

附图中标记如下：

1-激光视觉传感器、2-半导体激光发射源、3-线激光、4-焊缝、5-焊件、6-CMOS相机、7-计算机控制器、8-结构光信号。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种线光源扫描焊缝的检测方法，该线光源扫描焊缝的检测方法有效地实现了对焊缝成形状况的自动检测。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明中一种具体实施方式所提供的线光源扫描焊缝的检测方法的流程图。

在一种具体实施方式中，焊接结构件形成三维空间的角焊缝、对接焊缝、环形焊缝、开或不开坡口焊缝、水平焊缝、垂直焊缝、曲线焊缝等各种复杂焊缝4。对于角焊缝，需要检测的参数包括：焊缝厚度、焊缝厚度偏差、焊缝余高、焊脚高度、焊脚高度偏差、咬边和未熔合尺寸等。对于对接焊缝，需要检测的参数包括：焊缝余高、焊缝熔宽、未焊满、咬边和未熔合尺寸等。

本发明所提供的线光源扫描焊缝的检测方法，包括：

步骤S1：向焊件5焊缝4的预设线方向的多个预设点发射线激光3；

步骤S2：获取线激光3的反射光束；

步骤S3：经过测量处理后获取预设线方向上每个预设点与激光视觉传感器1的相对距离；

步骤S4：当预设线方向上每个预设点检测完成后，以第一预设距离依次向第一方向移动线激光3，获取第一方向上每个检测点与激光视觉传感器1的相对距离，第一方向与预设线方向垂直；

步骤S5：根据预设线方向上每个预设点和第一方向上每个检测点与激光视觉传感器1的相对距离，计算出焊缝4的外形参数，利用外形参数生成相应的特征信号。

具体地说，向焊件5焊缝4的预设线方向的多个预设点发射线激光3，比如向焊缝4处打出一束结构光信号8。线激光3打在焊缝4表面后检测该线光源，获取线激光3的反射光束。经过测量处理后获取预设线方向上每个预设点与激光视觉传感器1的相对距离，即检测到相应的位移，进而得出一道焊缝4截面轮廓的结构光信号8，该信号精确测量了焊缝4横截面的成形参数。该结构光信号8精确地反映了焊缝4实际参数。结合图像处理、模式识别等方法，用计算机分析该结构光信号8便可精确计算焊缝4的焊缝厚度、焊缝厚度偏差、焊缝余高、焊脚高度、焊脚高度偏差等参数。当预设线方向上每个预设点检测完成后，以第一预设距离依次向第一方向移动线激光3，获取第一方向上每个检测点与激光视觉传感器1的相对距离，将激光视觉传感器1移动到相应位置，采集整条焊缝4的结构光信号8。第一方向与预设线方向垂直，第一预设距的具体大小可以根据实际应用情况而定。根据预设线方向上每个预设点和第一方向上每个检测点与激光视觉传感器1的相对距离，通过对结构光信号8三维重建后获取焊缝4外形参数，计算出焊缝4的外形参数，利用外形参数生成相应的特征信号，进而结合相应算法准确检测各种焊缝4成形状况。

本发明所提供的线光源扫描焊缝的检测方法，采集到的焊缝4线激光3，通过计算机控制器7三维重建得到焊缝4的外形参数，利用焊缝4外形参数可以生成相应的特征信号，结合模式识别技术，完成焊缝4外形参数测量和焊缝4成形自动识别。在相应位置采集到代表某类焊缝4状况的特征信号，可记录该处焊缝4的坐标，结合模式识别算法，确定焊缝4成形的详细参数，结合相应焊接工艺及相应算法准确测量和识别各种焊缝4成形状况，从而实现了基于激光视觉的焊缝4成型自动检测。针对检测过程中获取的焊缝4外形三维参数，完成焊缝4尺寸测量、焊缝4成型检测等。该线光源扫描焊缝的检测方法与超声波检测与射线检测相比，该技术可以实现焊缝4表面成形检测；与磁粉、渗透检测相比较，该技术可以实现焊缝4表面的三维重建；与目测法及简单测量方法相比，该技术可实现自动化检测，能节省大量人力成本。故可以得出，我们提出的焊接成形激光视觉自动检测技术智能环保、适用范围广、成像信号精准，非常适合焊接成形、焊接缺陷的自动化检测。

上述线光源扫描焊缝的检测方法仅是一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要做出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式，在步骤S1之前调整激光视觉传感器1与焊件5的距离，确定激光视觉传感器1的位置，比如激光视觉传感器1与焊件5的高度，具体高度可以根据具体使用情况的不同自行设定，以此保证激光视觉传感器1处于合适的高度，可以更好地获取每个检测点与激光视觉传感器1的相对距离，测量效果较好。

在上述具体实施方式的基础上，本领域技术人员可以根据具体场合的不同，对线光源扫描焊缝的检测方法进行若干改变，在步骤S1之前将激光视觉传感器1与计算机控制器7连接。通过计算机控制器7控制将激光视觉传感器1移动到相应位置，结合两个方向移动工件，拟合得到焊缝4成形的三维信息。计算机控制器7通过该三维信息三维重建后获取焊缝4外形参数，进而结合相应算法准确检测各种焊缝4成形状况，实现自动化检测。

显然，在这种思想的指导下，本领域的技术人员可以根据具体场合的不同对上述具体实施方式进行若干改变，在步骤S1之前选取焊件5的待测焊缝区域，确定预设线的位置，对待测焊缝区域进行检测，可以重复检测，也可以重新选择待测焊缝区域，较为实用、合理。

需要特别指出的是，本发明所提供的线光源扫描焊缝的检测方法不应被限制于此种情形，预设线方向为X方向；以第一预设距离依次向第一方向移动线激光3为以第一预设距离依次向Y方向移动线激光3，操作简单，检测点较为规整，易于成形检测。

本发明所提供的线光源扫描焊缝的检测方法，在其它部件不改变的情况下，激光视觉传感器1包括半导体激光发射源2和CMOS相机6，通过半导体激光发射源2向焊件5焊缝4的预设线方向的多个预设点发射线激光3，通过CMOS相机6获取线激光3的反射光束，结构简单，易于操作，功能强大。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种线光源扫描焊缝的检测方法，其特征在于，包括：

向焊件焊缝的预设线方向的多个预设点发射线激光；

获取所述线激光的反射光束；

经过测量处理后获取所述预设线方向上每个预设点与激光视觉传感器的相对距离；

当所述预设线方向上每个预设点检测完成后，以第一预设距离依次向第一方向移动所述线激光，获取所述第一方向上每个检测点与所述激光视觉传感器的相对距离，所述第一方向与所述预设线方向垂直；

根据所述预设线方向上所述每个预设点和所述第一方向上所述每个检测点与所述激光视觉传感器的相对距离，计算出所述焊缝的外形参数，利用所述外形参数生成相应的特征信号。

2.根据权利要求1所述的线光源扫描焊缝的检测方法，其特征在于，在所述向焊件焊缝的预设线方向的多个预设点发射线激光之前调整所述激光视觉传感器与所述焊件的距离，确定所述激光视觉传感器的位置。

3.根据权利要求1所述的线光源扫描焊缝的检测方法，其特征在于，在所述向焊件焊缝的预设线方向的多个预设点发射线激光之前将所述激光视觉传感器与计算机控制器连接。

4.根据权利要求1所述的线光源扫描焊缝的检测方法，其特征在于，在所述向焊件焊缝的预设线方向的多个预设点发射线激光之前选取所述焊件的待测焊缝区域，确定所述预设线的位置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的线光源扫描焊缝的检测方法，其特征在于，所述预设线方向为X方向；所述以第一预设距离依次向第一方向移动所述线激光为以第一预设距离依次向Y方向移动所述线激光。

6.根据权利要求5所述的线光源扫描焊缝的检测方法，其特征在于，所述激光视觉传感器包括所述半导体激光发射源和所述CMOS相机，通过所述半导体激光发射源向所述焊件焊缝的预设线方向的多个预设点发射线激光，通过所述CMOS相机获取所述线激光的反射光束。