[发明专利]搅拌摩擦焊接中焊缝间隙的测量方法

说明书

本发明提供了一种搅拌摩擦焊接中焊缝间隙的测量方法，包括以下步骤：S1、获取搅拌摩擦焊焊缝间隙区域图像信息；S2、对影像进行图像预处理；S3、利用边缘检测算法提取激光条纹的边缘信息；S4、自适应感兴趣区域的选择；S5、利用改进的重心法提取激光条纹的中心线；S6、通过激光条纹的轮廓和中心线信息得到焊缝间隙信息。本发明为后续引导搅拌摩擦焊接过程奠定基础。

技术领域

本发明涉及视觉检测技术及搅拌摩擦焊接加工技术领域，具体地，涉及一种搅拌摩擦焊接中焊缝间隙的测量方法。

背景技术

搅拌摩擦焊接(FSW)作为一种固相连接技术，因具有成本低、焊接变形小、质量高、工期短等优点，成为航天领域贮箱制造过程焊接工艺的发展趋势。然而由于该技术的焊接特点，所允许的焊缝间隙和错边量均小于0.2mm，测量精度为±0.05mm，而且受搅拌头参数、焊接工艺参数选取不当等因素影响，难免会在焊接过程产生诸如孔洞、沟槽、未焊透、飞边以及Z线等焊接缺陷。为保证焊接质量，提高焊接设备对焊缝形状位置变化的适应能力及焊接控制的自动化水平，焊接前或焊接过程中必须对实际的焊缝形貌进行测量，从而降低焊接缺陷率，提高产品焊接品质。

由于搅拌摩擦焊焊缝特征微小，测量精度要求高。目前，利用激光等光源与摄像机构成视觉传感系统，将激光投射到焊缝区域，CCD摄像机拍摄工件表面的图像并进行处理，可精确地获取物体表面三维信息的视觉测量技术已成为焊缝检测及跟踪的主要方法。由于搅拌摩擦焊焊缝特征微小，测量精度要求高。但已有的视觉检测产品大多只能检测焊缝间隙较大的特征，不适用于搅拌摩擦焊焊缝特征的检测。例如，型号为LJ-V7080的基恩仕激光测量仪，对不同大小的焊缝间隙进行多次重复性测量实验，发现该设备只在焊缝间隙大于0.7mm时，才能获得稳定的焊缝特征，且测量精度仅为±0.1mm。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种搅拌摩擦焊接中焊缝间隙的测量方法，该方法能够在一个测量位置，实现焊缝间隙三维坐标和宽度信息的快速、精确和自动提取，从而得到焊缝的中心位置信息，为后续引导搅拌摩擦焊接过程奠定基础。

为实现以上目的，本发明提供一种搅拌摩擦焊接中焊缝间隙的测量方法，所述方法包括如下步骤：

S1、获取焊缝间隙区域的图像；

S2、对S1得到的图像进行图像预处理，得到预处理后的激光条纹图像；

S3、对S2得到的预处理后激光条纹图像利用边缘检测算法提取激光条纹的边缘信息；

S4、对S3得到的激光条纹边缘信息进行自适应感兴趣区域的选择；

S5、对S4得到的最终感兴趣区域利用改进重心法提取激光条纹的中心线；

S6、通过S3得到的激光条纹边缘信息和S5得到的中心线信息得到焊缝间隙信息。

优选地，所述的S1中：

采用线激光器投射出一个激光平面，与工件表面相交形成一条激光条纹，且激光条纹与焊缝间隙相交；CCD相机垂直安装于焊缝间隙的正上方，拍摄激光条纹图像。

优选地，所述的S2中：

对S1得到的激光条纹图像进行预处理，分别包括初始感兴趣区域的设定和自适应图像阈值分割，提高后续图像处理的效率和减少噪声干扰。

优选地，所述的S3中：

对S2得到的预处理后的激光条纹图像，采用Canny边缘检测算法进行边缘检测处理，提取激光条纹的边缘信息；包括二维高斯滤波处理、梯度计算、梯度的非极大抑制和连接边缘点。进一步，具体的：

首先、对S2得到的预处理后的激光条纹图像，进行卷积运算，以消除白噪声；