[發明專利]焊接變形實時檢測系統及其檢測方法

有效

• 申請號: 201410265592.X
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104006757B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 唐正宗;劉建立;張龍;劉小波;陳廣飛
• 申請（專利權）人: 蘇州西博三維科技有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 范晴,夏振

1.一種焊接變形實時檢測系統，其特征在于所述系統包括在被照射的焊接工件表面產生散斑場并形成散斑圖像，然后采集焊接工件表面焊接時各個階段的散斑圖像的CCD攝像機（4）、提供采集散斑圖像時焊接工件附近照明的環境光源（5）、對采集的散斑圖像進行處理，根據各個階段的散斑圖像上識別散斑圖像上焊接工件表面變形點的三維坐標變化，獲得焊接工件表面的三維位移場和應變場的檢測模塊以及為CCD攝像機提供電力支持并控制圖像采集過程的控制模塊。

2.根據權利要求1所述的焊接變形實時檢測系統，其特征在于所述CCD攝像機（4）架設在相機支架（3）上，所述相機支架通過旋轉云臺（2）安裝在升降臺（1）上；所述升降臺（1）驅動CCD攝像機（4）進行上下移動；所述CCD攝像機（4）外側設置環境光源（5）。

3.根據權利要求1所述的焊接變形實時檢測系統，其特征在于所述檢測模塊包括根據各個階段的散斑圖像上識別檢測區域并通過在檢測區域劃分網格進行標記的標記子模塊、在焊接前的散斑圖像各個網格內確定種子點的種子點子模塊、在各個階段的散斑圖像網格上進行種子點追蹤的散斑匹配子模塊、根據種子點追蹤結果進行三維焊接工件重建的三維重建子模塊、根據相應種子點的三維坐標位置變化判斷焊接工件表面的三維位移場和應變場的變形檢測子模塊。

4.根據權利要求3所述的焊接變形實時檢測系統，其特征在于所述應變場是根據種子點周圍的9個點在不同階段的三維坐標位移變化計算出來的。

5.根據權利要求3所述的焊接變形實時檢測系統，其特征在于所述CCD攝像機的數量為2個，兩CCD攝像機同時對同一焊接工件進行拍攝。

6.一種采用權利要求1~5任意一項所述的焊接變形實時檢測系統進行檢測的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：

（1）進行待焊接的焊接工件表面的預處理，使待焊接的焊接工件表面產生散斑場并形成散斑圖像；

（2）在環境光源（5）提供穩定照明條件下，標定CCD攝像機，然后按照焊接工序利用CCD攝像機實時采集焊接工件表面焊接時各個階段的散斑圖像；

（3）對采集的散斑圖像進行處理，根據各個焊接工序階段的散斑圖像上識別散斑圖像上焊接工件表面變形點的三維坐標變化，獲得焊接工件表面的三維位移場和應變場。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于所述方法步驟（1）中形成散斑圖像的方法是隨機散斑法。

8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于所述方法步驟（2）中標定CCD攝像機的方法是相同的照明條件下依次從八個不同方位采集標定板圖像，然后根據采集的圖像進行標定計算。

9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于所述方法步驟（3）中利用兩個CCD攝像機同時拍攝焊接工件，利用CCD攝像機的標定參數，以及數字圖像匹配的結果，則可以得到焊接工件表面上對應點的三維坐標，根據焊接工件表面上對應點的三維坐標進行三維重建。

10.根據權利要求6所述的方法，其特征在于所述方法步驟（3）中利用同一CCD攝像機獲得同一散斑點及其周圍的9個點在不同焊接工序階段的三維點坐標位移變化，得到焊接工件的三維應變場。