钢筋焊缝三维扫描检测技术与评价方法研究

发布时间：2020-09-23 09:40

　　钢筋材料具有成本低、强度高、可塑性好等特点,在桥梁、建筑等工程建设方面得到广泛应用。焊接作为钢筋连接的一种形式,其焊缝外观质量需要经过严格的检测,这对建筑结构安全和人民财产生命安全有着重要意义。随着现代焊接质量要求的不断提高,在国家关于焊缝外观质量检测的标准执行中,传统的人工测量方法因受检验人员主观因素而不稳定,检测精度很难保证。因此研究开发高精度、高效率检测装置对焊缝质量进行检测和评判就显得尤为重要。本文通过对传统焊缝三维测量原理的分析,研究并设计了一套便携式用于检测和评判的钢筋焊缝成形扫描检测装置。论文以焊缝成形轮廓尺寸参数高精度检测过程中的原理方案设计、硬件电路选型设计、图像处理及评判算法设计、系统软件设计、误差分析等关键技术进行研究,设计能够实现钢筋焊缝外观质量检测的视觉检测系统,并通过实验验证其合理性与有效性。在研究钢筋焊缝成形外观检测过程中,首先,在透视投影原理的基础上建立焊缝视觉检测系统的测量模型。其次,针对光学测量原理的光学成像系统,设计成像系统的结构参数,以便清晰的获取焊缝结构光图像。利用系统结构光视觉传感器的几何模型,实现视觉检测系统的标定,得到二维图像坐标与世界坐标之间的映射关系,结果表明本文的标定方法精度可达0.06mm。然后针对图像处理关键技术设计了基于Cortex-A9的嵌入式图像处理硬件、软件和核心算法,研究能够准确提取焊缝光条中心的算法,提出一种基于方向场的灰度平方加权重心法,可以快速准确的获取光条亚像素中心,提高系统的检测精度。最后基于检测得到的焊缝轮廓参数利用FAHP模糊综合评价算法实现焊缝成形质量的智能化定量评判,通过与实际人工检测结果相比验证了其评判结果的准确性与有效性。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU755.3;TP391.41;TG441.7
【部分图文】：

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长安大学硕士学位论文的视觉检测方法主要是依据相机拍摄得到包外观质量的检测，在这方面国内外很多学者视觉便携式焊缝检测系统是由美国公司计开发出，其实物图如 1.1 所示[6]。该检测及编码器等构成。系统通过处理器控制摄法，进而得到焊缝的宽度、余高等以及气孔测系统误差较大，因此未得到广泛应用。

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图 1.1 便携式焊缝检测样机bot 公司开发了一款WISC 手持式焊缝检测装廓信息，还可计算其焊缝的填充量、偏移量置的标准要求[7]。其功能相对较为全面，测以后的查询。J.Lee研究出一款基于结构光视觉的焊缝检测相机、光学镜头、处理器等组成[8]。该检测获取焊缝的倒角信息。

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光图像进行分析可得到焊缝的外观信息，同时通过红外图像可获取焊缝的内部上述获得的焊缝外观信息与内部信息可实现焊缝质量的综合检测。上海大学的王仪岗等人与上海萨克斯公司联合研制出检测汽车变矩器焊缝的[10]，该检测系统利用自己设计的照明系统结合CCD将焊缝图像采集到计算机法处理，实现焊缝表面缺陷检测。总之，基于激光视觉检测方法与灰度图像视觉检测方法各有优缺点，前者在处，实时性高，精度适中，后者较检测较复杂，但在焊缝微观缺陷方面具有很好三维检测技术研究现状三维检测方法的分类如图 1.3 所示，主要分为接触式与非接触式两大类，接触发式与扫描式两种，其主要以触发式为主，通过触针对物体表面进行轮廓测量式可以分为主动式测量法与被动式测量法等。

【参考文献】