[發明專利]攪拌摩擦焊接中焊縫間隙的測量方法

有效

• 申請號: 201511019117.5
• 申請日: 2015-12-29
• 公開（公告）號: CN105571502B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 陳曉波;吳莉;張華德;習俊通;郭立杰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海航天設備制造總廠
• 主分類號: G01B11/14
• 分類號: G01B11/14
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 徐紅銀;郭國中

1.一種攪拌摩擦焊接中焊縫間隙的測量方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

S1、獲取焊縫間隙區域的圖像；

所述的S1中：采用線激光器投射出一個激光平面，與工件表面相交形成一條激光條紋，且激光條紋與焊縫間隙相交；CCD相機垂直安裝于焊縫間隙的正上方，拍攝激光條紋圖像；

S2、對S1得到的圖像進行圖像預處理，得到預處理后的激光條紋圖像；

S3、對S2得到的預處理后激光條紋圖像利用邊緣檢測算法提取激光條紋的邊緣信息；

所述的S3中：對S2得到的預處理后的激光條紋圖像，采用Canny邊緣檢測算法進行邊緣檢測處理，提取激光條紋的邊緣信息；

所述采用Canny邊緣檢測算法進行邊緣檢測處理，具體處理過程包括二維高斯濾波處理、梯度計算、梯度的非極大抑制和連接邊緣點：

首先，對S2得到的預處理后的激光條紋圖像，進行卷積運算，以消除白噪聲；

其次，對濾波后的圖像中的每個像素點，通過一階偏微分計算其梯度大小和方向；

再者，采用非極大抑制原理進行邊緣檢測，得到激光條紋的邊緣點；

最后，連接邊緣點；

S4、對S3得到的激光條紋邊緣信息進行自適應感興趣區域的選擇；

S5、對S4得到的最終感興趣區域利用改進重心法提取激光條紋的中心線；

所述的S5中：采用改進重心法進行激光條紋中心的亞像素提取，包括粗略提取激光條紋中心、邊界灰度閾值和精確的中心提取；

所述采用改進重心法進行激光條紋中心的亞像素提取，具體為：

首先，根據每列三個像素點的灰度值之和進行排序，選擇灰度值之和最大的像素點位置作為粗略的激光條紋中心；

其次，計算每列像素點的灰度平均值，并將灰度值大于灰度平均值的像素點進行二次平均，作為邊界灰度閾值，剔除小于邊界灰度閾值的像素點；

最后，以灰度值為權重，灰度值所在像素坐標為對應位置，實現激光條紋的精確提取；

S6、通過S3的激光條紋的邊緣信息和S5的中心線信息得到焊縫間隙信息；

所述的S6中：對S3和S5得到的激光條紋邊緣信息和中心線，進行二維和三維視覺信息的有機融合，并對CCD相機、激光平面和運動狀態進行標定，激光條紋中心線與激光條紋邊緣信息的交點即為焊縫間隙的邊界，兩焊縫間隙邊界間的距離即為焊縫間隙的寬度，從而實現攪拌摩擦焊接過程中焊縫間隙的快速、精確、自動提取。

2.根據權利要求1所述的一種攪拌摩擦焊接中焊縫間隙的測量方法，其特征在于，所述的S2中：圖像預處理包括初始感興趣區域的設定和自適應圖像閾值分割。

3.根據權利要求1所述的一種攪拌摩擦焊接中焊縫間隙的測量方法，其特征在于，所述的S4中：對S3得到的激光條紋邊緣信息，查找該邊緣的最小外接矩形，從而得到最終的感興趣區域。

4.根據權利要求1-3任一項所述的一種攪拌摩擦焊接中焊縫間隙的測量方法，其特征在于，所述方法用于攪拌摩擦焊焊縫信息的在線提取，其中圖像處理在OpenCV圖像處理軟件中進行，數據處理分析在C++軟件系統中進行，并將特征信息在MFC界面中顯示。