一种焊缝表面形貌三维成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种焊缝表面形貌三维成像装置，所述成像装置包括：光源组件、干涉组件、图像采集组件和成像组件；其中，所述光源组件，用于发出用于测量焊缝表面所需要的光束；所述干涉组件，用于接收所述光源组件发出的所述光束，反射所述光束中的第一路光束，透射所述光束中的第二路光束；所述第二路光束透射至所述焊缝表面；接收所述第二路光束的反射光束；发出所述第一路光束和所述反射光束形成的干涉光束；所述图像采集组件，用于采集所述干涉组件发出的所述干涉光束，获得干涉图像；所述成像组件，用于基于所述图像采集组件采集的所述干涉图像中的所述干涉光束形成的干涉条纹确定所述焊缝表面的深度信息，基于所述深度信息对所述焊缝表面进行三维成像。

【技术实现步骤摘要】
一种焊缝表面形貌三维成像装置
本专利技术涉及成像技术，尤其涉及一种焊缝表面形貌三维成像装置。
技术介绍
焊接在航空航天、汽车船舶等领域应用十分广泛，焊缝质量检测作为焊接质量评定的有效手段之一，对于保证焊接质量、改善焊接工艺和提高零件寿命具有重要意义。焊缝成形检测的效率和质量则直接关系到生产线的生产效率和自动化程度，同时对于节省劳动力、改善工人工作环境也有着积极的促进作用。目前焊缝表面质量检测还是以人工肉眼观察(或辅以打磨)为主，检测精度取决于操作者的经验和水平，检测效率很低且质量波动较大。国内外对焊缝质量检测也提出了诸多检测手段，但基本是基于激光三角法来实现对焊缝表面形貌的三维重建。实际检测效果表明，由于焊缝检测复杂的环境条件，该原理实际成像存在着诸多问题，如易受环境温度和强光干扰，同时对振动也比较敏感；精度方面，对于焊缝表面的微裂纹、微气孔等缺陷，该方法在成像过程中很容易丢失特征，进而导致漏检。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例期望提供一种焊缝表面形貌三维成像装置，能够准确地测量焊缝表面的三维形貌，保证高质高效地焊缝检测质量。为达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：本申请实施例提供一种焊缝表面形貌三维成像装置，所述成像装置包括：光源组件、干涉组件、图像采集组件和成像组件；其中，所述光源组件，用于发出用于测量焊缝表面所需要的光束；所述干涉组件，用于接收所述光源组件发出的所述光束，反射所述光束中的第一路光束，透射所述光束中的第二路光束；所述第二路光束透射至所述焊缝表面；接收所述第二路光束的反射光束；发出所述第一路光束和所述反射光束形成的干涉光束；所述图像采集组件，用于采集所述干涉组件发出的所述干涉光束，获得干涉图像；所述成像组件，用于基于所述图像采集组件采集的所述干涉图像中的所述干涉光束形成的干涉条纹确定所述焊缝表面的深度信息，基于所述深度信息对所述焊缝表面进行三维成像。上述方案中，所述干涉组件，包括：分光器和干涉仪；其中，所述分光器，设置在所述光源组件发出的所述光束所在的第一光路上，用于将所述光束由所述第一光路反射至第二光路上；所述干涉仪，设置在所述第二光路上。上述方案中，所述干涉仪，包括：聚光镜、参考板和分光板；所述参考板的中心区域设置有反射镜；所述聚光镜、所述分光板和所述参考板设置在所述第二光路上；其中，所述聚光镜，用于接收所述分光器反射的所述光束，会聚所述光束；所述参考板，用于透射所述聚光镜会聚的所述光束；所述分光板，用于反射经所述参考板透射的所述光束中的第一路光束，透射所述光束中的第二路光束；所述第二路光束透射至所述焊缝表面；接收所述第二路光束的反射光束，所述反射光束经所述参考板到达所述聚光镜；所述第一路光束经所述反射镜和所述分光板的反射，经所述参考板到达所述聚光镜。上述方案中，所述干涉组件还包括：成像镜；所述成像镜设置在与所述第二光路反向的第三光路上；用于基于所述第一路光束和所述反射光束形成干涉条纹。上述方案中，所述图像采集组件包括相机，所述相机设置在与所述第二光路反向的第三光路上；用于采集所述干涉组件发出的所述干涉光束，获得干涉图像。上述方案中，所述干涉组件和图像采集组件组成为整体器件；所述装置还包括：驱动电机，所述驱动电机与所述干涉组件和所述图像采集组件连接，用于驱动所述干涉组件和所述图像采集组件组成的所述整体器件旋转。上述方案中，所述成像组件，包括：控制主机，用于控制驱动电机的驱动参数，所述驱动参数与所述干涉组件和所述图像采集组件组成的所述整体器件的旋转角度相关。上述方案中，所述控制主机，还用于对所述干涉图像中的所述干涉条纹进行分析，基于所述干涉条纹确定所述焊缝表面的深度信息，基于所述深度信息生成所述焊缝表面的三维图像。上述方案中，所述装置还包括与所述控制主机电连接的显示器，用于显示所述三维图像。上述方案中，所述光源组件，包括：光源和光束调整元件；所述光束调整元件设置在所述光源发出的所述光束所在的第一光路上；其中，所述光束调整元件依次包括：集光镜、第一扩束镜、干涉滤光片、孔径光阑、第二扩束镜、聚光镜和视场光阑；其中，所述集光镜和所述聚光镜用于会聚所述光源发出的所述光束；所述第一扩束镜用于调节所述光束的束腰直径；所述干涉滤光片用于增加所述光束的相干长度；所述孔径光阑用于控制所述光束的光强；所述第二扩束镜用于准直所述光束；所述视场光阑用于控制所述光束的照射范围。在本申请实施例的焊缝表面形貌三维成像装置中，基于干涉测长原理来对焊缝表面的深度信息进行测量，对焊接弧光、环境光等有很好的屏蔽性，同时对环境的振动的和温度、气流的变化能产生彼此共模抑制，获得可靠的焊缝表面形貌三维模型，为可靠的焊缝质量在线检测提供了保证，同时，还能很好的解决现有光学三角法成像丢失微裂纹、微气孔特征的问题，而且扩大了测量范围，能获得很精细的表面形貌。此外，在本申请实施例的焊缝表面形貌三维成像装置还具有精密小巧，易于安装，对环境的适应性强，而能适用在多种场合等优点。附图说明在附图中(这些附图不一定是按照比例绘制的)，相同的数字能够描述不同视图中的类似部件。具有不同字母后缀的相同数字能够表示类似部件的不同示例。附图通过示例而非限制的方式概括地示例了本申请中讨论的各个实施例。图1为本申请实施例的焊缝表面形貌三维成像装置的一个可选结构组成示意图；图2为本申请实施例的焊缝表面形貌三维成像装置的一个可选结构设计示意图；图3为本申请实施例的焊缝表面形貌三维成像装置中的光源组件、干涉组件以及图像采集组件的一个可选光路结构示意图；图4为本申请实施例的焊缝表面形貌三维成像装置的一个可选干涉测量原理示意图；图5为本申请实施例的焊缝表面形貌三维成像装置的一个可选电连接示意图。具体实施方式以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。需要说明的是，本专利技术实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。图1示出了本申请实施例的焊缝表面形貌三维成像装置的一个可选结构组成示意图，如图1所示，焊缝表面形貌三维成像装置10包括光源组件11、干涉组件12、图像采集组件13和成像组件14；其中，光源组件11，用于发出用于测量待测焊缝表面16所需要的光束；干涉组件12，用于接收光源组件11发出的光束，反射光束中的第一路光束，透射光束中的第二路光束；第二路光束透射至待测焊缝表面16；接收第二路光束的反射光束；发出第一路光束和反射光束形成的干涉光束；图像采集组件13，用于采集干涉组件12发出的干涉光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊缝表面形貌三维成像装置，其特征在于，所述装置包括：光源组件、干涉组件、图像采集组件和成像组件；其中，/n所述光源组件，用于发出用于测量焊缝表面所需要的光束；/n所述干涉组件，用于接收所述光源组件发出的所述光束，反射所述光束中的第一路光束，透射所述光束中的第二路光束；所述第二路光束透射至所述焊缝表面；接收所述第二路光束的反射光束；发出所述第一路光束和所述反射光束形成的干涉光束；/n所述图像采集组件，用于采集所述干涉组件发出的所述干涉光束，获得干涉图像；/n所述成像组件，用于基于所述图像采集组件采集的所述干涉图像中的所述干涉光束形成的干涉条纹确定所述焊缝表面的深度信息，基于所述深度信息对所述焊缝表面进行三维成像。/n

【技术特征摘要】
1.一种焊缝表面形貌三维成像装置，其特征在于，所述装置包括：光源组件、干涉组件、图像采集组件和成像组件；其中，
所述光源组件，用于发出用于测量焊缝表面所需要的光束；
所述干涉组件，用于接收所述光源组件发出的所述光束，反射所述光束中的第一路光束，透射所述光束中的第二路光束；所述第二路光束透射至所述焊缝表面；接收所述第二路光束的反射光束；发出所述第一路光束和所述反射光束形成的干涉光束；
所述图像采集组件，用于采集所述干涉组件发出的所述干涉光束，获得干涉图像；
所述成像组件，用于基于所述图像采集组件采集的所述干涉图像中的所述干涉光束形成的干涉条纹确定所述焊缝表面的深度信息，基于所述深度信息对所述焊缝表面进行三维成像。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述干涉组件，包括：分光器和干涉仪；其中，
所述分光器，设置在所述光源组件发出的所述光束所在的第一光路上，用于将所述光束由所述第一光路反射至第二光路上；
所述干涉仪，设置在所述第二光路上。


3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述干涉仪，包括：聚光镜、参考板和分光板；所述参考板的中心区域设置有反射镜；所述聚光镜、所述分光板和所述参考板设置在所述第二光路上；其中，
所述聚光镜，用于接收所述分光器反射的所述光束，会聚所述光束；
所述参考板，用于透射所述聚光镜会聚的所述光束；
所述分光板，用于反射经所述参考板透射的所述光束中的第一路光束，透射所述光束中的第二路光束；所述第二路光束透射至所述焊缝表面；接收所述第二路光束的反射光束，所述反射光束经所述参考板到达所述聚光镜；所述第一路光束经所述反射镜和所述分光板的反射，经所述参考板到达所述聚光镜。


4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述干涉组件还包括：成像镜；所述成像镜设置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋平，李斌，程思，滑双东，
申请(专利权)人：武汉新耐视智能科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42