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《激光焊接對接接頭間隙寬度視覺測量系統(tǒng)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在工程資料-天天文庫。
1、第30卷第8期焊接學報Vol.30No.82009年8月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONAugust2009激光焊接對接接頭間隙寬度視覺測量系統(tǒng)吳家勇,王平江,陳吉紅,陳芝義(華中科技大學國家數(shù)控系統(tǒng)工程技術研究中心,武漢430074)摘要:激光焊接工藝對對接接頭的裝配質量,尤其是接頭的間隙和錯邊量有嚴格要求.對接接頭間隙窄且無錯邊,現(xiàn)有的視覺傳感器由于其橫向分辨率不夠或測量原理限制等原因,難以準確地測量出接頭間隙寬度.利用遠心鏡頭CCD相機
2、和線光源激光器,設計了接頭間隙寬度視覺測量系統(tǒng),并提出了基于灰度投影積分的焊縫接頭間隙檢測算法并進行了試驗.結果表明,接頭間隙測量系統(tǒng)可準確地檢測出焊縫接頭的邊界和接頭間隙寬度,且焊縫接頭間隙檢測算法具有一定的自校驗能力;對0.05mm左右的對接接頭,接頭間隙寬度測量精度優(yōu)于0.015mm.關鍵詞:對接接頭;間隙寬度;激光焊接;視覺測量吳家勇中圖分類號:TG409文獻標識碼:A文章編號:0253-360X(2009)08-0105-040序言對于無錯邊的窄間隙對接接頭,接頭間隙和錯邊量極小,傳感器由于橫向分辨率有限或測量原理的限
3、制,不能準確可靠地檢測出對接接頭的間隙寬度.文激光焊接具有光束能量密度高、焊接熱影響區(qū)中利用遠心鏡頭CCD相機和線光源激光器,設計了小、焊接變形小和焊接速度快等優(yōu)點,特別適合于對一套焊縫接頭間隙寬度視覺測量系統(tǒng),并提出了基接接頭薄板焊接.激光焊接工藝對對接接頭的裝配[5][1]于灰度投影積分的焊縫接頭間隙檢測算法.經(jīng)試質量有較高的要求,對于厚度2mm左右的薄板,驗驗證,測量系統(tǒng)可快速準確地檢測出焊縫接頭的所允許的對接接頭的間隙寬度和錯邊量均小于0.1間隙寬度.mm.在焊前準備過程中,必須對整條焊縫的接頭間隙進行檢測,以確保裝配好的焊縫接頭滿足
4、上述焊1焊縫接頭間隙測量系統(tǒng)的方案設計接工藝要求.通常焊縫接頭間隙檢測由裝配工人利用塞尺逐由于薄板對接接頭的間隙和錯邊量極小,為穩(wěn)點檢測而完成.焊縫接頭間隙的人工逐點檢測,費定可靠地檢測出接頭間隙寬度,測量系統(tǒng)必須具有時費力,檢測速度慢.對于大型曲面工件上的復雜足夠的分辨率.對于0.1mm左右的接頭間隙,測量焊縫,由于工件尺寸較大,焊縫接頭間隙的人工檢測系統(tǒng)的分辨率必須高于0.01mm.為實現(xiàn)焊縫接頭不方便或檢測不準確.研制焊縫接頭間隙寬度測量間隙的逐點檢測,并增強焊縫接頭的邊緣特征,減少系統(tǒng),對于縮短焊前準備時間,降低勞動強度,提高環(huán)境光
5、對接頭間隙測量的影響,測量系統(tǒng)中采用線焊前準備的自動化水平,保證接頭裝配質量和焊縫光源激光器作為輔助照明光源.焊接質量具有重要作用.1.1視覺測量系統(tǒng)的結構視覺傳感器具有測量信息豐富、非接觸、精度[1-4]文中利用CCD相機、遠心鏡頭和兩個線光源激高、抗干擾能力強和測量方便等優(yōu)點.基于三光器構建了焊縫接頭間隙視覺測量系統(tǒng),其結構示角測量原理的激光視覺傳感器,能夠獲取焊縫的三意圖如圖1所示.兩個線光源激光器對稱安裝在維截面輪廓和焊縫中心位置,廣泛運用于焊縫跟蹤CCD相機的前后兩側,激光器投射出的兩個激光平和焊縫檢測.然而,現(xiàn)有的激光視覺傳感器
6、的主要面相互重合且與相機的主光軸共面.采用兩個激光用途是焊縫跟蹤,主要檢測對象是焊縫中心位置.器投射出相互重合的激光平面是為了增加激光條紋的亮度和照明的均勻對稱性.激光平面與垂直于相收稿日期:2008-06-10機主光軸的平面截交時形成激光條紋,圖像上的激106焊接學報第30卷光條紋呈直線光帶,光帶平行于圖像的縱坐標并位孔徑為0.02.選擇此放大倍率的遠心鏡頭,可以同于圖像豎直中心區(qū)域.時滿足測量系統(tǒng)對測量分辨率和測量景深的要求.CCD相機選型主要考慮相機的分辨率、像素尺寸和圖像采集的幀率.由于鏡頭已選定,因此相機CCD像素尺寸大小直
7、接決定了測量系統(tǒng)的分辨率.綜合考慮相機分辨率、采集幀率和像素尺寸,系統(tǒng)選擇的相機分辨率為10001000,CCD像素尺寸為7.4m7.4m,最高幀速可達60幀/s.結合相機和鏡頭的參數(shù)可知,相機的真實視場為7.4mm7.4mm,每個圖像像素所對應的物理距離為7.4m,即測量系統(tǒng)的分辨率為7.4m,滿足焊縫接頭間隙測量系統(tǒng)的分辨率要求.測量系統(tǒng)中采用兩個波長為532nm的綠色線光源激光器對稱照明.采用波長較短的綠色激光器照明可以獲得接頭特征更清晰的激光條紋圖像.兩圖1焊縫接頭間隙測量系統(tǒng)結構示意圖個激光器對稱放置可以增加激光條紋
8、的亮度和光照Fig1Structuraldiagramofjointgapmeasuringsystem的均勻性,并減少環(huán)境光對測量過程的干擾和影響.由于激光器
