一种激光深熔焊缺陷的在线检测方法及检测装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112025090A(43)申请公布日2020.12.04(21)申请号202010710470.2(22)申请日2020.07.22(71)申请人上海市激光技术研究所地址200233上海市徐汇区宜山路770号(72)发明人张玲玲汤信钟平顾俊刘钊鹏张杰(74)专利代理机构上海九泽律师事务所31337代理人周云(51)Int.Cl.B23K26/21(2014.01)B23K26/14(2014.01)B23K26/064(2014.01)B23K26/70(2014.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称一种激光深熔焊缺陷的在线检测方法及检测装置(57)摘要本发明涉及一种激光深熔焊缺陷的在线检测方法。在焊接的过程中，通过成像系统对焊接时形成的熔池中小孔及穿透孔形状轮廓图像进行实时的提取与存储，并基于预先训练好的小孔及穿透孔图像轮廓特征与熔焊缺陷之间的关系模型，实现对光纤激光焊接质量的在线检测。小孔及穿透孔图像轮廓特征与焊接质量之间的关系模型的建立是基于检测大量的样本数据，并利用隐马尔科夫过程对小孔其穿透孔的特征数据进行训练所建立的。本发明还涉及应用于上述在线检测方法的检测装置。本发明实现了对光纤激光焊接过程中的在线缺陷检测与质量分析，方便在焊接过程中就发现可能影响焊接质量的各类缺陷，减少了后期人工检测或X光检测的时间和成本。CN112025090ACN112025090A权利要求书1/2页1.一种激光深熔焊缺陷的在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在焊接过程中，通过成像系统对焊接时形成的熔池小孔及穿透孔形状轮廓图像进行实时的提取与存储；S2、通过采集不同种类焊接缺陷产生时的焊接图像，提取其轮廓特征形成不同的数据集，计算边界轮廓的曲率描述子作为焊接质量的特征，在采集足够多的焊接缺陷数据之后，通过数据集训练得到所需要的过程参数，建立轮廓特征与焊接质量缺陷之间的关系模型；S3、基于步骤S2建立的关系模型判断焊接的质量，发现潜在的缺陷，实现对光纤激光焊接质量在线检测。2.根据权利要求1所述的激光深熔焊缺陷的在线检测方法，其特征在于，在步骤S1中，熔池小孔及穿透孔形状轮廓图像的提取包括以下步骤：S11、开始并对设备初始化；S12、通过成像系统采集焊接图像；S13、对采集的图像进行预处理；S14、通过灰度投影将焊接熔池图像分割为背景区域、小孔区域和待处理区域；S15、对待处理区域采用泊松消光法分离小孔和穿透孔的轮廓边界；S16、对目标图像进行二值化；S17、提取小孔和穿透孔轮廓。3.根据权利要求2所述的激光深熔焊缺陷的在线检测方法，其特征在于：步骤S12通过成像系统采集焊接图像的过程包括；首先，以穿透孔的最左端点作为起点，以顺时针方向依次提取点，随后熔池小孔以相同的方式提取，形成点列表；步骤S13对采集的图像进行预处理的过程包括使用高斯滤波器对坐标进行滤波，以减少异常毛刺。4.根据权利要求1所述的激光深熔焊缺陷的在线检测方法，其特征在于：在步骤S2中，利用隐马尔科夫过程对熔池小孔及穿透孔的特征数据进行训练建立关系模型，训练过程中包括小孔和穿透孔在判别焊接缺陷时所占的比重。5.一种激光深熔焊缺陷的检测装置，应用于如权1至权4任一权利要求所述的在线检测方法，其特征在于：包括机械臂、激光焊接头、聚焦镜或扩束镜、第一激光器、第二激光器、图像采集系统、电脑、传动装置、焊接母材、气体喷嘴、气瓶和控制器；所述激光焊接头安装在机械臂上，所述聚焦镜或扩束镜安装在激光焊接头上用于控制激光光斑的大小，所述第一激光器通过光纤与激光焊接头连接；所述图像采集系统包括高速摄像机、安装在高速摄像机镜头上的光衰减片、滤光片和保护镜，所述焊接母材由传动装置夹持并控制；所述第二激光器、高速摄像机及气体喷嘴均位于焊接母材附近；所述机械臂、第一激光器和高速摄像机均与控制器连接，所述控制器与电脑连接。6.根据权利要求5所述的激光深熔焊缺陷的在线检测装置，其特征在于：所述激光焊接头上固设相机支架安装座，所述相机支架安装座的一端固接有倒置的L形弯臂，所述L形弯臂的水平部与相机支架安装座连接，所述高速摄像机安装在L形弯臂竖2CN112025090A权利要求书2/2页直部的下端。7.根据权利要求5所述的激光深熔焊缺陷的在线检测装置，其特征在于：所述第二激光器为中心波长为808nm的半导体激光源。8.根据权利要求5所述的激光深熔焊缺陷的在线检测装置，其特征在于：所述第一激光器为1064nm连续波光纤激光器。3CN112025090A说明书1/6页一种激光深熔焊缺陷的在线检测方法及检测装置技术领域[0001]本发明涉及激光深熔焊缺陷检测技术领域，特别是涉及一种激光深熔焊缺陷的在线检测方法及检