[发明专利]一种基于包络线识别的激光钎焊焊缝表面缺陷检测方法

权利要求书

1.一种基于包络线识别的激光钎焊焊缝表面缺陷检测方法，其特征在于，步骤包括：

S1获取焊缝表面实际轮廓数据；

S2根据焊缝表面实际轮廓数据对焊缝表面实际轮廓采用加权三次样条曲线实时拟合得到标准轮廓曲线，将标准轮廓曲线分别向上、向下平移波动距离得到焊缝合理区间；采用加权三次样条曲线来拟合实际焊缝轮廓的具体方式如下：

S21将获得的焊缝轮廓数据分为若干段，对每段轮廓进行三次样条拟合：

S_k(x)＝a_k+b_k(x-p_k)+c_k(x-p_k)²+d_k(x-p_k)³ (1)

其中，p_k是第k段的右端点，k＝1，2，3…，S_k(x)是分段定义的三次样条函数，A_k＝[a_k,b_k,c_k,d_k]是该段样条曲线的参数矩阵；

S22通过求拟合曲线和实际轮廓曲线上的所有点，得到相应的三次样条曲线：

A＝arg min(F) (3)

其中，A＝[A₁,……,A_q]^T是整个样条函数的参数矩阵，是实际轮廓对应位置x_i的高度测量值，而S(x_i)是三次样条函数在该位置的拟合值，weights、balance和smoothness是影响拟合值与测量值关系的控制因子；公式(1)是采用三次样条函数对实际焊缝轮廓进行拟合；公式(2)是对拟合结果进行评估，评估规则中考虑了不同数据点的权重，合格数据点的权重大于缺陷数据点的权重；公式(3)是从拟合结果中获取拟合曲线参数；

S3将实际轮廓曲线与焊缝合理区间进行比对，判断焊缝是否存在缺陷：当实际轮廓曲线全部处于焊缝合理区间内，焊缝无缺陷；当实际轮廓曲线高于上轮廓线或低于下轮廓线，且超出部分的面积大于或等于面积阈值时，所述焊缝轮廓不合格，当不合格焊缝轮廓连续出现数量达到焊缝缺陷临界值时判定所述焊缝存在缺陷。

2.根据权利要求1所述的一种基于包络线识别的激光钎焊焊缝表面缺陷检测方法，其特征在于，步骤S1中，设定一个三维空间，以所述焊缝的截面方向为X轴方向，扫描方向为Y轴方向，焊缝高度为Z轴方向；线激光位于焊缝的Z轴方向，焊缝与线激光存在Y向的相对运动，对焊缝逐截面进行扫描得到实际轮廓和对应的X、Y和Z轴的值。

3.根据权利要求1所述的一种基于包络线识别的激光钎焊焊缝表面缺陷检测方法，其特征在于，将焊缝合格区间所在的平面分为6个区间，分别为上轮廓线以上的两侧区间和上轮廓线以上的中间区间，下轮廓线以下的两侧区间和下轮廓线以下的中间区间，根据实际轮廓曲线超出焊缝合理区间的部分所在区间的位置，判断缺陷的类别：当超出部分在上轮廓线以上的两侧区间，该处缺陷为飞溅；当超出部分在上轮廓线以上的中间区间，该处缺陷为上凸缺陷；当超出部分在下轮廓线以下的中间区间，该处缺陷为下凹缺陷。

4.根据权利要求1所述的一种基于包络线识别的激光钎焊焊缝表面缺陷检测方法，其特征在于，所述步骤S22具体包括：

S221初始化Weights_i，使Weights_i＝1；

S222利用A＝arg min(F)来判断拟合误差是否小于预设值；

S223若拟合误差大于等于预设值，对公式(2)中的数据进行更新，令A:x_i→y_i,y_i为三次样条曲线在x_i处的拟合值；更新完成后重复S222；若拟合误差小于预设值，输出A的值，从而得到标准轮廓曲线。