[发明专利]焊接变形实时检测系统及其检测方法

权利要求书

1.一种焊接变形实时检测系统，其特征在于所述系统包括在被照射的焊接工件表面产生散斑场并形成散斑图像，然后采集焊接工件表面焊接时各个阶段的散斑图像的CCD摄像机（4）、提供采集散斑图像时焊接工件附近照明的环境光源（5）、对采集的散斑图像进行处理，根据各个阶段的散斑图像上识别散斑图像上焊接工件表面变形点的三维坐标变化，获得焊接工件表面的三维位移场和应变场的检测模块以及为CCD摄像机提供电力支持并控制图像采集过程的控制模块。

2.根据权利要求1所述的焊接变形实时检测系统，其特征在于所述CCD摄像机（4）架设在相机支架（3）上，所述相机支架通过旋转云台（2）安装在升降台（1）上；所述升降台（1）驱动CCD摄像机（4）进行上下移动；所述CCD摄像机（4）外侧设置环境光源（5）。

3.根据权利要求1所述的焊接变形实时检测系统，其特征在于所述检测模块包括根据各个阶段的散斑图像上识别检测区域并通过在检测区域划分网格进行标记的标记子模块、在焊接前的散斑图像各个网格内确定种子点的种子点子模块、在各个阶段的散斑图像网格上进行种子点追踪的散斑匹配子模块、根据种子点追踪结果进行三维焊接工件重建的三维重建子模块、根据相应种子点的三维坐标位置变化判断焊接工件表面的三维位移场和应变场的变形检测子模块。

4.根据权利要求3所述的焊接变形实时检测系统，其特征在于所述应变场是根据种子点周围的9个点在不同阶段的三维坐标位移变化计算出来的。

5.根据权利要求3所述的焊接变形实时检测系统，其特征在于所述CCD摄像机的数量为2个，两CCD摄像机同时对同一焊接工件进行拍摄。

6.一种采用权利要求1~5任意一项所述的焊接变形实时检测系统进行检测的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

（1）进行待焊接的焊接工件表面的预处理，使待焊接的焊接工件表面产生散斑场并形成散斑图像；

（2）在环境光源（5）提供稳定照明条件下，标定CCD摄像机，然后按照焊接工序利用CCD摄像机实时采集焊接工件表面焊接时各个阶段的散斑图像；

（3）对采集的散斑图像进行处理，根据各个焊接工序阶段的散斑图像上识别散斑图像上焊接工件表面变形点的三维坐标变化，获得焊接工件表面的三维位移场和应变场。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述方法步骤（1）中形成散斑图像的方法是随机散斑法。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述方法步骤（2）中标定CCD摄像机的方法是相同的照明条件下依次从八个不同方位采集标定板图像，然后根据采集的图像进行标定计算。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述方法步骤（3）中利用两个CCD摄像机同时拍摄焊接工件，利用CCD摄像机的标定参数，以及数字图像匹配的结果，则可以得到焊接工件表面上对应点的三维坐标，根据焊接工件表面上对应点的三维坐标进行三维重建。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述方法步骤（3）中利用同一CCD摄像机获得同一散斑点及其周围的9个点在不同焊接工序阶段的三维点坐标位移变化，得到焊接工件的三维应变场。