基于视觉的激光焊接焊缝的测量文献综述
摘要：
激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。有着可将入热量降到最低的需要量，热影响区金相变化范围小，且因热传导所导致的变形亦最低。目前采用机械手与激光相结合的技术日益用在空间三维焊接中。如果被焊接的两块材料之间间隙小的时候可以直接焊接，缝隙较大时则需要处理，焊接前往往需要观察来设计焊接的工艺。采用机器视觉来测量焊缝的宽度将提高焊接时效率和自动化水平。
关键词：激光焊接；基于视觉的激光焊接焊缝的测量；焊缝视觉跟踪系统；CCD的结构光法；图像预处理；图像分割；边缘检测方法；图像识别。
一、前言：
基于视觉的激光焊接焊缝的测量是采用工业相机获取相关图像对数据分析处理，来提高激光焊接的精度。目前，国外已有将焊缝视觉跟踪系统应用于激光焊接的实例，但国内仍处在实验研发阶段，焊缝视觉跟踪测量过程中仍存在很多亟待解决的技术难题。因此，研制焊缝视觉跟踪系统，应用于机器人激光焊接，实现焊接过程中的自动跟踪补偿在学术理论性及工程应用性上具有重要研究意义。针对激光拼焊焊缝跟踪中存在的科学问题和实际应用需求，基于结构光视觉检测原理、实时图像处理等技术，开展了应用于机器人激光拼焊系统的焊缝视觉跟踪关键技术研究以及系统集成技术研究。
基于视觉传感的焊缝跟踪技术在目前已经得到了很大发展，视觉传感技术、图像处理方法和控制技术是焊缝跟踪的三个核心，以后的研究的重点也将围绕着这三个关键技术来进行。在视觉传感技术中，现在应用的主流是采用CCD的结构光法和直接拍摄电弧法，但它会随着视觉传感器的发展和采集方法的改进而不断发展。焊缝图像的图像处理方法仍将是图像预处理、图像分割、边缘检测方法的传统方法，随着研究的深入，一些新的方法也将得到应用。在相当长的时期内，经典控制和智能控制相互结合的控制策略将是焊缝跟踪的自动控制主要方法，专家系统的开发和广泛应用也将是以后的研究热点。可以预见，随着它们的发展，视觉传感的焊缝跟踪技术的应用将越来越广泛。
在图像处理这一块，华中科技大学的研究处于国内的前沿。随着生产自动化和智能化的发展各种新技术在焊接领域得到广泛的应用焊缝自动跟踪成为一个热点研究课题视觉传感焊缝跟踪技术也备受人们关注而以激光为主动光源的焊缝跟踪方法因激光的高能量高亮度照射到工件表面上会发生变形。由 CCD 摄取图像并经处理后,能识别出不同坡口形式的焊缝中心位置及其特征信息将焊炬的三维空间控制转换为二维控制是一种很有前途的控制方法。
但是由于受焊接过程中的飞溅烟尘电弧光等影响所 获取的图像噪声很大为后续的特征信息提取造成干扰为 此本文着手对该系统采集的图像的处理方法进行研究并兼顾处理精度和处理速度的要求以满足实时处理的要求。
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