[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

说明书

本发明公开了一种基于包络线识别的激光钎焊焊缝表面缺陷检测方法，是在获得焊缝表面轮廓数据后，对该实际轮廓曲线采用加权三次样条曲线实时拟合得到标准轮廓，将标准轮廓分别向上、向下平移波动距离得到焊缝合格区间；将实际轮廓曲线与焊缝合理区间进行比对：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阈值时，该焊缝轮廓不合格；当不合格焊缝轮廓连续出现数量达到焊缝缺陷临界尺寸值时则判定焊缝存在缺陷；并在此基础上进行缺陷分类和计算相应特征值。本发明的焊缝表面缺陷检测方法，能快速准确地检测出焊缝缺陷，且对环境、传感器等引起的干扰不敏感。

技术领域

本发明属于焊缝缺陷检测技术领域，更具体地，涉及一种基于包络线识别的激光钎焊焊缝表面缺陷检测方法。

背景技术

焊缝质量的好坏决定着机械产品是否合格及满足要求，焊缝质量差使得焊件强度降低，使用过程中容易发生断裂，引起事故进而造成经济损失并威胁人身安全，因此焊接完成后需要对焊缝进行各种检查使焊件达到使用标准。其中，激光钎焊焊缝对表面质量有着较高的要求，特别是在汽车制造中零部件的外表面加工时，焊缝的表面质量更是直接关系到零部件的合格与否。而激光钎焊复杂的拼接接头形式，更是给焊后焊缝表面质量检测带来了不少挑战。所以有必要研究一种针对激光钎焊焊缝的高效可靠的表面缺陷检测方法。

目前国内焊缝表面质量自动检测技术还处于起步阶段，焊缝表面检测主要依靠肉眼观察或百分表等简单测量方法实现，其检测过程的精确性会因为主观因素的影响导致检测结果出现误差乃至误判，而且对于焊缝表面缺陷大多只能定性检出，无法量化评价，对于一些较小的缺陷，还往往会由于测量人员的观察不仔细造成漏检，且检测结果的可追溯性较差，无法适应生产节拍，很难满足快速、准确检测的工业要求。

现有学者也提出了不少检测手段，一种方案提出采用最小二乘法对焊缝轮廓进行十二阶高维拟合，并基于拟合数据和原始轮廓数据的某点差值是否超出预设阈值来判断是否存在未熔合、咬边、气孔缺陷等；通过计算给定长度的焊缝平均高度来评估是否存在焊瘤缺陷。这种检测方法简单易行，但对测量过程中的噪声十分敏感，很容易因高度差的错误计算而导致误检，本质上是对缺陷特征的提取不够完整，仅利用其高度方向上的特点，其宽度特征并没有得到体现，因而不能很好的与噪声区分开；另一方面，高阶多项式拟合方法不适合激光钎焊接头形式，高阶多项式曲线固有的起伏特征不能提供足够的灵活性，无法适应扫描轮廓剧烈的曲率变化，也不能满足检测精度的要求。另一种方案提出通过将焊缝三维数据映射为二维图像后，根据颜色差异来识别焊缝表面图像。但是，这种检测方法精度严格受到颜色差异程度的影响，灵敏度与精度之间很难达到较好的取舍。而且在激光钎焊接头的强噪声环境下，很难达到良好的检测效果。此外，以上专利检测的缺陷类型也未涉及焊接飞溅，而作为严重影响焊接表面质量的缺陷之一，本专利提出了对焊接飞溅的检测方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种基于包络线识别的激光钎焊焊缝表面缺陷检测方法，通过加权三次样条曲线拟合获得标准轮廓，能适应激光钎焊复杂的接头形式，具有很高的拟合精度，针对性强，灵敏度高，为焊缝表面缺陷的准确检测提供了基础；结合缺陷的面积特征，能准确识别焊缝存在的缺陷，同时能很好的避免噪声干扰的影响，具有很高的识别精度。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于包络线识别的激光钎焊焊缝表面缺陷检测方法，步骤包括：

S1获取焊缝表面轮廓数据；

S2根据焊缝表面轮廓数据对焊缝表面轮廓采用加权三次样条曲线实时拟合得到标准轮廓，将标准轮廓分别向上、向下平移波动距离得到焊缝合格区间；

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所述焊缝存在缺陷。