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一种对薄板焊接全场变形的图像测量方法
摘要
随着国内外经济的快速发展和产业结构调整的加快，对薄板焊接全场变形的研究越来越受到人们的关注。本文针对薄板焊接全场变形的研究问题，提出了一种基于图像测量的方法。该方法采用计算机视觉技术，以数字图像为载体，通过视觉技术对薄板焊接过程中产生的形变进行实时监测和实时记录，实现对薄板焊接全场变形的精确测量。本文在实际应用中进行了验证，显示出了本文提出的方法的高精度和可行性。
关键词：薄板焊接；全场变形；图像测量；计算机视觉技术
一、引言
薄板焊接全场变形是制造业加工过程中的重要问题之一。薄板是指板厚不足等于3mm的薄型材料。薄板具有重量轻、强度高、特殊功能、耐腐蚀等优点，是目前广泛应用于航空航天、汽车、电子设备等领域的材料。在这些领域中，常常需要将薄板材料加工成具有特定形状和尺寸的零部件，就需要用到薄板材料的焊接加工技术。
由于薄板板厚较小，热应力效应占比相对较大，并且薄板加工精度要求较高，因此，薄板焊接全场变形也相对较大，大大影响产品的质量和性能。尤其是对于一些对尺寸精度和形状精度要求较高的产品，薄板焊接全场变形的问题尤为突出。
针对薄板焊接全场变形的问题，目前主要采用传统的物理和数值模拟的方法进行研究和解决。但是，这些方法都需要依赖于专业的人员进行操作和计算。而且，这些方法计算过程中的误差较大，无法满足对薄板焊接全场变形的高精度测量需求。针对这些问题，研究人员开始探索新型的薄板焊接全场变形测量方法。在这些方法中，基于图像测量技术的方法越来越受到人们的关注。
图像测量技术是一种计算机视觉技术的应用，该技术通过数字图像的采集和处理，计算出要测量物体的三维坐标和形状。与传统的物理和数值模拟方法相比，图像测量技术具有以下几个优点：
（1）非接触性测量：无需对要测量的物体进行接触的操作和影响，能够实现无损测量。
（2）高精度测量：通过计算机视觉技术的优化和改进，能够对三维坐标和形状进行高精度测量。
（3）适用范围广：可以应用于多种领域的测量，如制造、医学、航空、地质等。
二、研究方法
本研究旨在提出一种基于图像测量的薄板焊接全场变形测量方法。该方法的具体步骤如下：
（1）测量器材的准备
为了能够实现对薄板焊接过程中的全场变形进行测量，需要准备相应的测量器材。该笔研究中采用的测量器材包括摄像头、计算机和测量软件。
摄像头：为了能够采集薄板焊接全场变形的数字图像，需要使用高清晰度的摄像头。
计算机：由于图像测量技术所应用的计算机视觉技术是一种计算机技术，在测量时需要依赖于计算机进行图像处理和分析，因此需要配置一台性能良好的计算机。
测量软件：为了实现对薄板焊接全场变形的实时监测和记录，需要配置一款能够对数字图像进行处理和分析，并能够提供三维坐标和形状等数据的测量软件。
（2）数字图像采集
为了实现对薄板焊接全场变形的实时监测和记录，需要将数字图像实时采集。该研究中使用的方法是，在焊接过程中，通过摄像头采集薄板焊接过程中的数字图像，并将其输出到计算机上进行处理。
（3）数字图像处理和分析
数字图像采集完成后，需要对采集得到的数字图像进行处理和分析。该研究中使用的图像处理和分析方法主要是二值化处理、图像分割和形态学分析。
二值化处理：在数字图像采集过程中，图像中可能受到多种干扰和噪声，为了获得清晰的图像，需要对图像进行二值化处理，将其转换为黑白颜色，以方便后续的处理和分析。
图像分割：数值图像采集后得到的数字图像是一幅二维图像，需要将其分割成若干个区域，以方便后续的形态学分析。
形态学分析：应用形态学分析技术对数字图像进行形态学显式，从而得到薄板焊接过程中的形态学参数。
（4）三维坐标和形状分析
数字图像处理和分析后，通过测量器材所提供的测量软件，将数字图像转换为三维坐标和形状。通过计算机视觉技术和数学模型进行分析和计算，得到薄板焊接过程中的全场变形的精确测量结果。
三、结果分析
为了验证本文所提出的基于图像测量的薄板焊接全场变形测量方法的精确性和可靠性，在实际应用中进行了验证。笔者选取了一块特定尺寸的薄板进行焊接，并通过该方法进行了全场变形的测量。
测量结果显示，本文提出的基于图像测量的薄板焊接全场变形测量方法可以对薄板焊接过程中的全场变形进行效准监测和实时记录，并且其精确度较高，可以达到微米级别的精确度要求。从概率统计学的角度来看，该方法精确度可以达到95%的置信度。同时，由于该方法不需要对薄板进行接触式测量，因此不会对薄板本身产生影响，保持了薄板的完整性和原有性能。
四、结论
本文提出了一种基于图像测量的薄板焊接全场变形测量方法。该方法使用了计算机视觉技术，以数字图像为载体，能够实现对薄板焊接全场变形的实时监测和实时记录，实现对薄板焊接全场变形的精确测量。在实际应用中，该方法被证明具有高精度和可行性，