基于結(jié)構(gòu)光的焊縫表面質(zhì)量檢測*

張?zhí)煊睿娜什ǎw吉賓，付生鵬，徐子恒,3

(1.中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所，沈陽 110016；2.中國科學(xué)院機(jī)器人與智能制造創(chuàng)新研究院，沈陽 110169;3.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

0 引言

作為制造業(yè)中最常用的加工手段，焊接已成為工業(yè)領(lǐng)域中至關(guān)重要的一道工序。在工業(yè)零件焊接的過程中，其質(zhì)量的檢測尤為關(guān)鍵。工件焊縫表面質(zhì)量的檢測不僅可以保證焊接產(chǎn)品的機(jī)械性能、安全性和使用壽命，還為焊接技術(shù)的工藝水平提供了性能評價(jià)手段[1]。此外，工件焊接一般需要打磨加工處理，打磨前的加工軌跡路徑規(guī)劃和打磨后的加工性能評估，都需要對焊接部位進(jìn)行準(zhǔn)確的外部質(zhì)量檢測[2]。

目前，在實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場中，大多數(shù)焊縫表面質(zhì)量檢測是借助量規(guī)和量具完成的，對工人經(jīng)驗(yàn)依賴比較嚴(yán)重[3]。這種方式不僅效率低、準(zhǔn)確性差，而且缺乏明確的規(guī)則，無法客觀地確定焊縫質(zhì)量的評定結(jié)果。近年來，隨著機(jī)器視覺技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外一些學(xué)者利用視覺傳感器在焊縫質(zhì)量檢測方面進(jìn)行了研究[4-7]，以提高焊接的自動(dòng)化程度。他們幾乎都采用線結(jié)構(gòu)光傳感器，將線激光投射到待測焊接部位，通過相機(jī)對投射的光條進(jìn)行圖像采集，后續(xù)處理獲取每個(gè)位置的焊縫質(zhì)量參數(shù)。這種方法的缺陷是點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接比較困難，通常有兩種拼接方式。一種拼接方法是認(rèn)為傳感器沿直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行等距拼接，但是由于投射的線結(jié)構(gòu)光與焊縫無法嚴(yán)格垂直，需要進(jìn)行測量坐標(biāo)的基準(zhǔn)線補(bǔ)償，否則影響幾何參數(shù)的分析[8-9]。……