焊缝外观的自动检测及质量评估方法研究
发布时间：2021-03-03 16:20
焊接作为一种发展比较成熟的材料成型工艺,一直以来广泛应用于汽车、航空航天、机电设备制造、石油化工等众多领域。为了保证焊接产品的使用安全,往往需要在焊后对焊缝的外观质量进行一定的检测与评估。到目前为止,上述过程主要依赖于有检测经验的专业人员通过目测或使用焊缝检测尺等测量工具来实现。这种人工检测方法不但效率较低,而且检测精度很大程度上依赖于检测者自身的素质和能力,具有较大的主观性。随着对产品焊接质量要求的不断提高,传统的外观检测手段已无法满足现代焊接生产的需求,自动化、智能化的焊缝外观质量检测与评估已经成为行业发展的必然趋势。本文根据对接焊缝和角焊缝的结构特点,开发了基于二维激光测距传感器的焊缝外观质量检测与评估系统,可对一定尺寸的对接焊缝或角焊缝的外观质量实现非接触、高精度、智能化的检测与评估。检测装置由工业计算机、伺服电机、电机驱动模块、二维激光测距传感器等部分组成。检测软件主要包括运动控制、检测控制、几何尺寸定量计算、外观质量评估等模块。检测过程中,伺服电机在工业计算机的控制下带动二维激光测距传感器对被测焊缝的表面进行非接触式扫描,以轮廓线为单位获取焊缝表面的几何信息,通过系统内置的...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
0型焊缝检测尺的测量应用Fig.1.1Measurementapplicationof60-typeweldinspectionruler
第1章绪论3常规的焊缝外观质量检测过程中，检测项点一般包括焊缝余高测量、焊脚高度测量、咬边深度测量、角焊缝厚度测量、焊缝熔宽测量以及坡口角度测量。这些测量项点在各个方面综合反映了焊缝的成型特点。（1）焊缝余高测量：将咬边深度尺调至零位并紧固螺丝，再滑动高度尺使之与焊缝接触，记录此时的高度尺示值，作为焊缝余高的测量值。（2）焊脚高度测量：将检测尺的工作面紧贴焊件和焊缝，再滑动高度尺使之与焊件的另一面接触，记录此时的高度尺示值，作为焊脚高度的测量值。（3）咬边深度测量：将高度尺调至零位并紧固螺丝，再滑动咬边深度尺使之与咬边最深处接触，记录此时的咬边深度尺示值，作为咬边深度的测量值。（4）角焊缝厚度测量：将主尺的工作面紧贴焊件的两面，再滑动高度尺使之与焊缝接触，记录此时的高度尺示值，作为角焊缝厚度的测量值。（5）焊缝熔宽测量：将主尺的测量角紧靠焊缝的一边，再旋转多用尺的测量角紧靠焊缝的另一边，记录此时的尺示值，作为焊缝熔宽的测量值。（6）坡口角度测量：将主尺和多用尺分别紧贴被测角的两个面，记录此时的尺示值，作为破口角度的测量值。以60型焊缝检测尺、游标卡尺、千分尺等传统量规量具为代表的接触式物体外形尺寸及表面特征的测量方法不但存在测量速度慢、测量效率低、易损伤被测物体表面等弊端，有时对于某些尺寸过大或过孝外形轮廓或表面形貌复杂的物体，甚至无法测量。经过多年发展，三坐标测量机(CoordinateMeasuringMachine，CMM)、接触式粗糙度轮廓仪等三维形貌测量系统在实际生产中的应用已经非常广泛，如图1.2所示。图1.2三坐标测量机Fig.1.2Coordinatemeasuringmachine
第1章绪论51.3.1激光全息干涉测量技术全息技术的概念最早是英国科学家DennisGabor于1948年为提高电子显微镜的分辨率而提出的[21]。1960年后，随着现代光学技术的快速发展，陆续涌现了多种全息技术，全息技术的应用范围亦在不断扩大。激光全息干涉技术作为全息技术的主要分支之一，目前广泛应用于变形测量、位移测量、缺陷测量、应力测量等领域[22]。迈克尔逊干涉仪是目前激光全息干涉测量技术中最常使用的干涉仪器，如图1.3所示，其基本工作原理为：由光源射出的一束激光被分光镜分离成两束激光，分别称之为参考光和测量光，并射向对应的目标平面和参考平面，经反射后在分光镜处重聚并发生干涉。若目标平面发生移动，干涉图样上的明暗条纹也将发生相应的变化。通过光电计数器所记录下来的变化次数，即可计算出目标平面所移动的具体距离[23]。激光全息干涉测量技术结合了普通干涉测量与全息技术的特点，不仅具有很高的测量精度，还能够将同一物体在不同时间下的状态进行比对，进而探测出被测物体表面在该时间段内所发生的改变，尤其适用于对形状不规则且具有一定粗糙度的物体表面进行测量。图1.3迈克尔逊干涉仪光路原理Fig.1.3OpticalpathprincipleofMichelsoninterferometer激光全息干涉测量技术分两步成像，即全息图的记录和物体光波的再现。图1.3中的参考光和测量光于全息干板上发生干涉后，配合感光乳胶的显影作用，可记录下干涉条纹的明暗变化，如图1.4所示。由于物体光波的性质对干涉条纹的亮度和形状起到了决定性的作用，故从全息底片上的光强分布中可以提取出物体光波的振幅和相位信息。对全息底片进行显影和定影处理，即可得到一张全息
【参考文献】：
期刊论文
[1]光电技术在自动化测量检测中的应用分析[J]. 邱娜,于小龙. 科技创新与应用. 2019(21)
[2]基于激光三角法的汽车同步带齿形轮廓参数测量[J]. 史尧臣,周宏,唐武生,李占国,赵希禄. 仪器仪表学报. 2019(06)
[3]基于多个线激光传感器旋转扫描的铸钢车轮在线三维测量技术[J]. 陈瀚,张思瑾,高见,王涛,马德清,李中伟,钟凯,王从军,史玉升. 中国激光. 2019(07)
[4]钢结构焊接残余应力及焊接变形控制技术[J]. 张景丽,吴翠莲. 沈阳工业大学学报. 2019(01)
[5]激光三角法的单片机检测系统设计与实现[J]. 王团部. 激光杂志. 2018(06)
[6]基于激光跟踪的V形坡口焊接机器人[J]. 李振雨,王好臣,王泽政,张鸿高,李家鹏,王功亮. 科学技术与工程. 2018(17)
[7]短距离激光测距传感器系统设计[J]. 王顺录,李党娟,范源,郝冬杰. 国外电子测量技术. 2016(11)
[8]基于精密线激光传感器的中厚板坡口测量技术研究[J]. 柯晓龙,刘林涛,曹林攀,陈沼欣,KE Xiao-long,LIU Lin-tao,CAO Lin-pan,CHEN Zhao-xin. 制造业自动化. 2015(22)
[9]基于专家系统随机逼近的激光传感器的温度补偿研究[J]. 樊荣,侯媛彬,张轶斌,郑茂全,孙维,郭清华. 西安科技大学学报. 2015(04)
[10]激光全息干涉测物体微小位移的研究[J]. 邵嶽,胡杰. 沈阳理工大学学报. 2015(01)
博士论文
[1]基于激光位移的钢轨磨耗动态检测方法研究[D]. 李艳福.湖南大学 2018
[2]随机光照双目立体测量系统中的若干关键问题研究[D]. 石春琴.南京航空航天大学 2011
[3]基于数字光栅投影的结构光三维测量技术与系统研究[D]. 李中伟.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]不锈钢薄板搭接激光焊缝外观检测及质量评估方法研究[D]. 彭博.吉林大学 2019
[2]双目立体视觉局部匹配算法研究[D]. 闫智博.哈尔滨理工大学 2019
[3]基于数字光栅投影的三维测量关键技术研究[D]. 魏小保.浙江大学 2019
[4]工业焊缝形貌的线激光三维识别检测算法的研究[D]. 范力予.中北大学 2016
[5]激光全息三维变形测试技术研究[D]. 武凤栖.长春理工大学 2013
[6]基于LabVIEW的焊接质量在线检测分析系统[D]. 蒋晶.武汉理工大学 2010
[7]线结构光光条图像处理方法研究[D]. 许宁.哈尔滨工程大学 2007
[8]激光照射测量中空间滤波与图像处理方法的研究[D]. 操琼.华中科技大学 2005
本文编号：3061561
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
0型焊缝检测尺的测量应用Fig.1.1Measurementapplicationof60-typeweldinspectionruler
第1章绪论3常规的焊缝外观质量检测过程中，检测项点一般包括焊缝余高测量、焊脚高度测量、咬边深度测量、角焊缝厚度测量、焊缝熔宽测量以及坡口角度测量。这些测量项点在各个方面综合反映了焊缝的成型特点。（1）焊缝余高测量：将咬边深度尺调至零位并紧固螺丝，再滑动高度尺使之与焊缝接触，记录此时的高度尺示值，作为焊缝余高的测量值。（2）焊脚高度测量：将检测尺的工作面紧贴焊件和焊缝，再滑动高度尺使之与焊件的另一面接触，记录此时的高度尺示值，作为焊脚高度的测量值。（3）咬边深度测量：将高度尺调至零位并紧固螺丝，再滑动咬边深度尺使之与咬边最深处接触，记录此时的咬边深度尺示值，作为咬边深度的测量值。（4）角焊缝厚度测量：将主尺的工作面紧贴焊件的两面，再滑动高度尺使之与焊缝接触，记录此时的高度尺示值，作为角焊缝厚度的测量值。（5）焊缝熔宽测量：将主尺的测量角紧靠焊缝的一边，再旋转多用尺的测量角紧靠焊缝的另一边，记录此时的尺示值，作为焊缝熔宽的测量值。（6）坡口角度测量：将主尺和多用尺分别紧贴被测角的两个面，记录此时的尺示值，作为破口角度的测量值。以60型焊缝检测尺、游标卡尺、千分尺等传统量规量具为代表的接触式物体外形尺寸及表面特征的测量方法不但存在测量速度慢、测量效率低、易损伤被测物体表面等弊端，有时对于某些尺寸过大或过孝外形轮廓或表面形貌复杂的物体，甚至无法测量。经过多年发展，三坐标测量机(CoordinateMeasuringMachine，CMM)、接触式粗糙度轮廓仪等三维形貌测量系统在实际生产中的应用已经非常广泛，如图1.2所示。图1.2三坐标测量机Fig.1.2Coordinatemeasuringmachine
第1章绪论51.3.1激光全息干涉测量技术全息技术的概念最早是英国科学家DennisGabor于1948年为提高电子显微镜的分辨率而提出的[21]。1960年后，随着现代光学技术的快速发展，陆续涌现了多种全息技术，全息技术的应用范围亦在不断扩大。激光全息干涉技术作为全息技术的主要分支之一，目前广泛应用于变形测量、位移测量、缺陷测量、应力测量等领域[22]。迈克尔逊干涉仪是目前激光全息干涉测量技术中最常使用的干涉仪器，如图1.3所示，其基本工作原理为：由光源射出的一束激光被分光镜分离成两束激光，分别称之为参考光和测量光，并射向对应的目标平面和参考平面，经反射后在分光镜处重聚并发生干涉。若目标平面发生移动，干涉图样上的明暗条纹也将发生相应的变化。通过光电计数器所记录下来的变化次数，即可计算出目标平面所移动的具体距离[23]。激光全息干涉测量技术结合了普通干涉测量与全息技术的特点，不仅具有很高的测量精度，还能够将同一物体在不同时间下的状态进行比对，进而探测出被测物体表面在该时间段内所发生的改变，尤其适用于对形状不规则且具有一定粗糙度的物体表面进行测量。图1.3迈克尔逊干涉仪光路原理Fig.1.3OpticalpathprincipleofMichelsoninterferometer激光全息干涉测量技术分两步成像，即全息图的记录和物体光波的再现。图1.3中的参考光和测量光于全息干板上发生干涉后，配合感光乳胶的显影作用，可记录下干涉条纹的明暗变化，如图1.4所示。由于物体光波的性质对干涉条纹的亮度和形状起到了决定性的作用，故从全息底片上的光强分布中可以提取出物体光波的振幅和相位信息。对全息底片进行显影和定影处理，即可得到一张全息
【参考文献】：
期刊论文
[1]光电技术在自动化测量检测中的应用分析[J]. 邱娜,于小龙. 科技创新与应用. 2019(21)
[2]基于激光三角法的汽车同步带齿形轮廓参数测量[J]. 史尧臣,周宏,唐武生,李占国,赵希禄. 仪器仪表学报. 2019(06)
[3]基于多个线激光传感器旋转扫描的铸钢车轮在线三维测量技术[J]. 陈瀚,张思瑾,高见,王涛,马德清,李中伟,钟凯,王从军,史玉升. 中国激光. 2019(07)
[4]钢结构焊接残余应力及焊接变形控制技术[J]. 张景丽,吴翠莲. 沈阳工业大学学报. 2019(01)
[5]激光三角法的单片机检测系统设计与实现[J]. 王团部. 激光杂志. 2018(06)
[6]基于激光跟踪的V形坡口焊接机器人[J]. 李振雨,王好臣,王泽政,张鸿高,李家鹏,王功亮. 科学技术与工程. 2018(17)
[7]短距离激光测距传感器系统设计[J]. 王顺录,李党娟,范源,郝冬杰. 国外电子测量技术. 2016(11)
[8]基于精密线激光传感器的中厚板坡口测量技术研究[J]. 柯晓龙,刘林涛,曹林攀,陈沼欣,KE Xiao-long,LIU Lin-tao,CAO Lin-pan,CHEN Zhao-xin. 制造业自动化. 2015(22)
[9]基于专家系统随机逼近的激光传感器的温度补偿研究[J]. 樊荣,侯媛彬,张轶斌,郑茂全,孙维,郭清华. 西安科技大学学报. 2015(04)
[10]激光全息干涉测物体微小位移的研究[J]. 邵嶽,胡杰. 沈阳理工大学学报. 2015(01)
博士论文
[1]基于激光位移的钢轨磨耗动态检测方法研究[D]. 李艳福.湖南大学 2018
[2]随机光照双目立体测量系统中的若干关键问题研究[D]. 石春琴.南京航空航天大学 2011
[3]基于数字光栅投影的结构光三维测量技术与系统研究[D]. 李中伟.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]不锈钢薄板搭接激光焊缝外观检测及质量评估方法研究[D]. 彭博.吉林大学 2019
[2]双目立体视觉局部匹配算法研究[D]. 闫智博.哈尔滨理工大学 2019
[3]基于数字光栅投影的三维测量关键技术研究[D]. 魏小保.浙江大学 2019
[4]工业焊缝形貌的线激光三维识别检测算法的研究[D]. 范力予.中北大学 2016
[5]激光全息三维变形测试技术研究[D]. 武凤栖.长春理工大学 2013
[6]基于LabVIEW的焊接质量在线检测分析系统[D]. 蒋晶.武汉理工大学 2010
[7]线结构光光条图像处理方法研究[D]. 许宁.哈尔滨工程大学 2007
[8]激光照射测量中空间滤波与图像处理方法的研究[D]. 操琼.华中科技大学 2005
本文编号：3061561
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3061561.html
教材专著
