一种船舶拼板焊缝表面缺陷视觉检测装备及方法技术

本发明专利技术公开了一种船舶拼板焊缝表面缺陷视觉检测装备及方法，包括门架行走机构、视觉系统、软件系统和控制系统；所述门架行走机构能够在地面导轨上进行X向运动；所述视觉系统置于所述门架行走机构上并且能够实现Y向运动和Z向运动，所述视觉系统能够采集船舶拼板焊缝表面点云并将其传递给所述软件系统，通过所述软件系统集成的表面缺陷识别方法计算所述点云中的焊缝表面缺陷，实现船舶拼板长焊缝表面缺陷检测；所述控制系统自动控制所述门架行走机构和所述视觉系统进行具体作业。本发明专利技术可对任意拼板零件的表面焊缝缺陷检测，实现船体焊缝表面缺陷检测的自动化、智能化。智能化。智能化。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶拼板焊缝表面缺陷视觉检测装备及方法


[0001]本专利技术涉及船舶焊缝无损检测领域，尤其涉及一种船舶拼板焊缝表面缺陷视觉检测装备及方法。

技术介绍

[0002]船舶分段拼板存在大曲率、大间隙等特点，其主要由埋弧自动焊、多丝气体保护焊等工艺制成。船舶拼板焊缝长度可达十几米，由于加工精度、现场装配误差等因素影响，很难保证焊接质量的一致性。当前的船舶拼板焊缝表面缺陷主要为人工目视检测，人工目视检测受人为因素影响，标准难以统一，检测效率和检测精度都难以满足要求。当前机器视觉迅猛发展，拼板焊接生产流程固定，生产线已成规模，基于机器视觉的焊缝检测具有实施基础条件。因此，寻找能够以较高准确率实现焊缝缺陷检测和缺陷性质识别的算法与焊缝检测装置配合使用，实现高效、准确、低劳动力的焊缝缺陷检测，成为了理论研究和实际工程中需要面对的问题。
[0003]本专利技术的目的是提供一种船舶拼板焊缝表面缺陷视觉检测装备及方法。该装备主要针对船舶分段拼板焊接领域，尤其针拼焊焊缝表面缺陷检测。检测方法基于视觉扫描仪采集船舶拼板长焊缝点云数据，检测拼板焊接常见表面缺陷如咬边、气孔、凹坑、裂纹等，从而帮助进行焊接质量评估与改进，提高船舶拼板焊接质量。

技术实现思路

[0004]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种船舶拼板焊缝表面缺陷视觉检测装备及方法，具备船舶拼板焊缝表面缺陷检测功能；本专利技术所要解决的技术问题是如何完成大型船舶拼板长焊缝的表面缺陷人工目视检测的效率低、错误率高、劳动强度大的问题。
>[0005]为实现以上目的，本专利技术提供了一种船舶拼板焊缝表面缺陷视觉检测装备及方法，其特征在于，包括门架行走机构、视觉系统、软件系统和控制系统；所述门架行走机构能够在地面导轨上进行X向运动；所述视觉系统置于所述门架行走机构上并且能够实现Y向运动和Z向运动，所述视觉系统能够采集船舶拼板焊缝表面点云并将其传递给所述软件系统，所述软件系统集成有表面缺陷识别方法，所述表面缺陷识别方法首先定位所述点云中的焊缝区域，然后对所述焊缝区域应用多项式拟合实现船舶拼板的焊缝表面缺陷检测；所述控制系统自动控制所述门架行走机构和所述视觉系统进行具体作业。
[0006]进一步地，所述门架行走机构包括行车导轨和行车，所述行车导轨铺设在地面或厂房钢结构上，所述行车沿所述行车导轨进行X向行走。
[0007]进一步地，所述门架行走机构还包括编码尺、读码器、摩擦轮和驱动电机，所述编码尺置于所述行车导轨上；所述读码器能够读取所述编码尺的位置信息，实现所述行车在X向的精确位置控制；所述摩擦轮能够使所述行车在所述行车导轨上进行定位；所述驱动电机通过驱动所述摩擦轮，进而带动所述行车沿所述行车导轨进行X向行走。
[0008]进一步地，所述门架行走机构还包括横梁、导轨和齿条，所述横梁沿Y向置于所述门架行走机构上；所述导轨和所述齿条均置于所述横梁上。
[0009]进一步地，所述视觉系统还包括Y向运动小车、Z向起升机构和视觉扫描仪，所述Y向运动小车能够与所述导轨和所述齿条相配合，可使所述视觉扫描仪实现Y向运动；所述Z向起升机构置于所述Y向运动小车上，所述Z向起升机构可使所述视觉扫描仪实现Z向运动；所述视觉扫描仪置于所述Z向起升机构上，通过所述视觉扫描仪能够采集船舶拼板焊缝表面点云。
[0010]进一步地，所述视觉系统还包括Z轴旋转机构，所述Z轴旋转机构的上部与所述Z向起升机构相连接，下部与所述视觉扫描仪相连接，所述Z轴旋转机构能够带动所述视觉扫描仪实现绕Z轴的旋转。
[0011]进一步地，所述视觉系统还包括Y向驱动电机、Z向起升电机和Z轴旋转电机，所述Y向驱动电机为所述Y向运动小车沿Y向运动提供动力；所述Z向起升电机为所述Z向起升机构沿Z向运动提供动力；所述Z轴旋转电机为所述Z轴旋转机构沿Z轴旋转提供动力。
[0012]进一步地，所述控制系统包括传感器、安全设备、PLC控制系统和运动控制系统，所述PLC控制系统接收所述软件系统、所述传感器和所述安全设备传递的信息，通过所述PLC控制系统逻辑运算，将执行指令传递给所述运动控制系统，所述运动控制系统通过控制所述Y向驱动电机、所述Z向起升电机和所述Z轴旋转电机的参数，实现所述视觉检测装备的整体运动，完成视觉扫描动作。
[0013]进一步地，所述软件系统与所述视觉系统和所述控制系统通信连接，所述软件系统能够根据现场工况和目标拼板选择扫查策略并传递给所述控制系统，所述软件系统集成表面缺陷识别方法在获得所述视觉系统采集的焊缝表面点云后能够检测焊缝表面的缺陷。所述表面缺陷识别方法通过分析焊缝轮廓提取焊趾实现定位焊缝、通过对焊缝区域数据高维拟合实现定位缺陷、通过对异常焊缝轮廓特征提取训练支持向量机模型判别缺陷性质实现任意来料的智能自动表面缺陷检测。
[0014]一种利用所述船舶拼板焊缝表面缺陷视觉检测装备的方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0015]步骤一、所述软件系统选择待测拼板，并将检测信息发送给所述控制系统；
[0016]步骤二、所述控制系统指导所述门架行走机构和所述视觉系统同时工作，所述视觉系统获取被测拼板的表面焊缝点云，并将所述点云传递给所述软件系统；
[0017]步骤三、所述软件系统获取焊缝表面点云，定位采集轮廓中的焊缝区域；
[0018]步骤四、所述软件系统对焊缝区域数据进行拟合定位缺陷，提取缺陷特征用于缺陷性质判断。
[0019]与传统方法和装置相比，本专利技术具备以下有益效果：
[0020]本专利技术通过软件系统、PLC控制4轴船舶拼板焊缝表面缺陷视觉检测装备带动视觉系统进行任意拼板零件的表面焊缝缺陷检测，实现船体焊缝表面缺陷检测的自动化、智能化。通过软件系统、视觉系统，实现检测装备对拼板零件的焊缝表面缺陷检测。
[0021]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的一个较佳实施例的立体结构示意图；
[0023]图2为本专利技术的一个较佳实施例的视觉系统结构示意图；
[0024]图3为本专利技术的一个较佳实施例的焊缝表面缺陷检测流程图；
[0025]图4为本专利技术的一个较佳实施例的拼板焊缝检测示意图；
[0026]图5为本专利技术的一个较佳实施例的拼板焊缝表面轮廓图。
[0027]其中，1
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门架行走机构，2
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视觉系统，3
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软件系统和控制系统安装柜，4
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船舶曲面拼板，201
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Y向小车，202
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Z向起升机构，203
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Z轴旋转机构，204
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视觉扫描仪，205
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Y向定位滚轮，206
‑
Y向导轨，207
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Y向驱动电机，208
‑
Z向起升电机。
具体实施方式...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶拼板焊缝表面缺陷视觉检测装备及方法，其特征在于，包括门架行走机构、视觉系统、软件系统和控制系统；所述门架行走机构能够在地面导轨上进行X向运动；所述视觉系统置于所述门架行走机构上并且能够实现Y向运动和Z向运动，所述视觉系统能够采集船舶拼板焊缝表面点云并将其传递给所述软件系统，所述软件系统集成有表面缺陷识别方法，所述表面缺陷识别方法首先定位所述点云中的焊缝区域，然后对所述焊缝区域应用多项式拟合实现船舶拼板的焊缝表面缺陷检测；所述控制系统自动控制所述门架行走机构和所述视觉系统进行具体作业。2.如权利要求1所述的船舶拼板焊缝表面缺陷视觉检测装备及方法，其特征在于，所述门架行走机构包括行车导轨和行车，所述行车导轨铺设在地面或厂房钢结构上，所述行车沿所述行车导轨进行X向行走。3.如权利要求2所述的船舶拼板焊缝表面缺陷视觉检测装备及方法，其特征在于，所述门架行走机构还包括编码尺、读码器、摩擦轮和驱动电机，所述编码尺置于所述行车导轨上；所述读码器能够读取所述编码尺的位置信息，实现所述行车在X向的精确位置控制；所述摩擦轮能够使所述行车在所述行车导轨上进行定位；所述驱动电机通过驱动所述摩擦轮，进而带动所述行车沿所述行车导轨进行X向行走。4.如权利要求1所述的船舶拼板焊缝表面缺陷视觉检测装备及方法，其特征在于，所述门架行走机构还包括横梁、导轨和齿条，所述横梁沿Y向置于所述门架行走机构上；所述导轨和所述齿条均置于所述横梁上。5.如权利要求4所述的船舶拼板焊缝表面缺陷视觉检测装备及方法，其特征在于，所述视觉系统还包括Y向运动小车、Z向起升机构和视觉扫描仪，所述Y向运动小车能够与所述导轨和所述齿条相配合，可使所述视觉扫描仪实现Y向运动；所述Z向起升机构置于所述Y向运动小车上，所述Z向起升机构可使所述视觉扫描仪实现Z向运动；所述视觉扫描仪置于所述Z向起升机构上，通过所述视觉扫描仪能够采集船舶拼板焊缝表面点云。6.如权利要求5所述的船舶拼板焊缝表面缺陷视觉检测装备及方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张森，张延松，罗柽，陈建国，晋克岭，蓝立远，刘朋理，王凯，
申请(专利权)人：上海外高桥造船有限公司，
类型：发明
国别省市：