基于线结构光传感器的动力电池焊缝测量

发布时间：2021-10-06 18:59

　　动力电池作为新能源汽车的核心零部件,其安全性及生产效率是生产过程中需要考量的重要部分。针对动力电池制作工程中焊前焊缝检测需求,设计了一种基于线结构光传感器的三维焊缝测量平台。该系统首先使用线结构光相机作为视觉传感器获取电池外壳上表面的三维点云数据,基于特征值法拟合电池外壁和顶盖的最佳点云平面,计算两个平面的高度差;通过最小二乘法,对焊缝边缘拟合直线,计算焊缝大小。最后,利用设计的三维测量系统对焊缝进行实时测量验证。实验结果显示系统最大测量误差不超过0.011mm,重复性误差不超过0.0074mm,表明系统测量精度高、稳定性强,验证了系统的有效性,能实现焊缝的快速高精度非接触测量。 

【文章来源】：组合机床与自动化加工技术. 2020,(11)北大核心

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

线结构光传感器结构

实验测量平台包括线结构光传感器、Y-Z轴运动平台、运动控制器组成,如图2所示。测量过程中,先将传感器通过夹具固定在运动平台上,使传感器平行于平台X轴。然后将待测工件平稳放置于传感器下方,调整运动平台Z轴,上下移动传感器,确保工件待测部位位于传感器视野内。第一步,通过运动控制器输出编码器位置信号,选择合适的运动初始位、终止位和触发采集位置,使工作平台和传感器做相对运动。第二步,打开采集软件,设定触发模式,采集数据长度,获取待测工件三维点云数据。第三步,导出点云数据进行测量处理。2 几何测量算法研究

通过线结构光传感器扫描获得工件表面信息,包含XYZ三个方向坐标的点云数据,构建工件扫描表面的轮廓信息。为了更加直观和便捷的测量数据,简化数据量得计算,将点云转化成2D灰度图像,通过2D算法进行快速、精确测量。将空间点位置映射到像素位置,实现从点云到灰度的转化,保持空间坐标的XY方向不变,将Z方向的数据映射为2D图像的灰度值。点云与图像数据的坐标轴意义完全不同,如图3所示,蓝色表示图像坐标轴,黄色表示点云坐标轴。其中,图像坐标值始终为正,其坐标原点位于左上角,且坐标是整数;点云中的坐标值可正可负,坐标可为非整数,X轴表示向前,Y轴表示向左,Z轴表示向右。

【参考文献】：
期刊论文
[1]新能源汽车动力电池检测及其发展方向综述[J]. 邓进,陈明生,明志茂.  广东科技. 2019(11)
[2]线结构光传感器的静态性能测试研究[J]. 李昱坤,石照耀,于渤,王涛,李学哲.  机电工程. 2019(09)
[3]基于3D视觉的高精度加工件测量研究[J]. 康胤祯,胡伟.  制造业自动化. 2019(01)
[4]基于结构光三维扫描技术的小尺寸轴同轴度精密测量方法研究[J]. 郝华东,施浩磊,吴泽南,洪辉.  中国测试. 2018(02)
[5]改进的直线拟合线阵CCD图像边缘检测方法[J]. 刘奋飞,赵辉,陶卫.  光电工程. 2005(03)

博士论文
[1]基于线结构光的矩形花键轴视觉测量技术研究[D]. 廉凤慧.吉林大学 2019

硕士论文
[1]基于二维和三维视觉信息的钢轨表面缺陷检测[D]. 王静强.西南科技大学 2018



本文编号：3420573