搅拌摩擦焊表面焊接质量检测方法技术

本发明专利技术公开了一种搅拌摩擦焊表面焊接质量检测方法，包括以下步骤：(1获取连续的焊缝表面深度图像；以适当的步长截取焊缝表面深度图像，将截取的焊缝表面深度图像划分区域，得到前侧基准区域、减薄区域和后侧基准区域；判断前侧基准区域的平整度是否小于阈值，若是，则以此时的前侧基准区域高度作为最新的基准高度；若否，则判断后侧基准区域的平整度是否小于阈值，若是，则以此时的后侧基准区域高度作为最新的基准高度；若否，则以前一段深度图像的基准高度作为最新的基准高度；将最新的基准高度与此时的减薄区域的平均高度作差，得到减薄量。本发明专利技术自动化程度高，检测结果相对准确，为后期处理提供参考，提高生产效率和焊接质量。质量。质量。

【技术实现步骤摘要】
搅拌摩擦焊表面焊接质量检测方法


[0001]本专利技术涉及搅拌摩擦焊缝检测
，尤其涉及一种搅拌摩擦焊表面焊接质量检测方法。

技术介绍

[0002]1991年由英国焊接技术研究所提出的搅拌摩擦焊接技术是一种典型的新型绿色焊接技术，其焊接过程不会产生烟尘、弧光，无需气体保护和其它材料填充，尤其在针对铝合金焊接时具有非常大的优势，使得其在航空航天、汽车、船舶、轨道交通车辆等领域的各类铝合金结构件制造方面得到了广泛地应用。
[0003]搅拌摩擦焊的工作原理为：高速旋转的搅拌头扎入工件，在接触部位产生摩擦热，使金属形成塑性软化层，通过搅拌针轴肩对焊接材料施加顶锻力，从而挤压后部材料填补空腔，但在焊接过程中，下压量、主轴转速、进给速度等通常需要人为调控，焊缝处可能会出现焊接缺陷、减薄量过大、飞边等情况。目前主要通过人工识别的方式检测焊接的沟槽等缺陷。而减薄量的检测方面，通常为焊接完成后，将焊接材料从工装拆下再使用声学测厚仪检测焊缝厚度，不仅需耗费人力，若发现问题后重新复位工装非常困难。对于飞边并没有有效的检测手段，而是采用气动扁铲手动铲除或焊后铣削的方式直接去除。搅拌摩擦焊接速度一般为0.4m/min到2m/min，属于自动化高速焊接，对最终的焊接质量仅采用人工检测的方式进行，难以适应这一速度范围，很大程度上限制了生产效率。

技术实现思路

[0004]针对现有技术不足，本专利技术的目的在于提供一种搅拌摩擦焊表面焊接质量检测方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术一实施例提供的技术方案如下：
[0006]一种搅拌摩擦焊表面焊接质量检测方法，包括以下步骤：
[0007](1)获取连续的焊缝表面深度图像；
[0008](2)以适当的步长截取焊缝表面深度图像，将截取的焊缝表面深度图像划分区域，得到前侧基准区域、减薄区域和后侧基准区域；
[0009](3)判断前侧基准区域的平整度是否小于阈值，若是，则以此时的前侧基准区域高度作为最新的基准高度；若否，则判断后侧基准区域的平整度是否小于阈值，若是，则以此时的后侧基准区域高度作为最新的基准高度；若否，则以前一段深度图像的基准高度作为最新的基准高度；
[0010](4)将最新的基准高度与此时的减薄区域的平均高度作差，得到减薄量。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤(3)中，若前侧基准区域的平整度小于阈值，采用最小二乘法得到前侧基准区域的拟合平面，将拟合平面的法向量旋转至与深度方向平行的方向。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤(3)中，若后侧基准区域的平整度小于阈值，
采用最小二乘法得到后侧基准区域的拟合平面，将拟合平面的法向量旋转至与深度方向平行的方向。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，还包括识别减薄区域的沟槽缺陷，判断是否存在沟槽，若是，则沟槽的长度进行累加；若否，此段沟槽结束，返回长度信息。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，通过计算减薄区域的焊缝表面深度图像的波动程度或将该减薄区域的焊缝表面深度图像的深度与基准高度进行比较来判断是否存在沟槽。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，还包括将截取的焊缝表面深度图像划分区域得到前侧飞边区域、后侧飞边区域，所述前侧飞边区域位于前侧基准区域与减薄区域之间，所述后侧飞边区域位于所述后侧基准区域与减薄区域之间，分别判断前侧飞边区域和后侧飞边区域是否存在飞边。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，判断前侧基准区域与后侧基准区域的平整度，并得到飞边基准高度，分别判断前侧飞边区域的最大高度值与飞边基准高度的差是否大于阈值、后侧飞边区域的最大高度值与飞边基准高度的差是否大于阈值；
[0017]若前侧飞边区域的最大高度值与飞边基准高度的差大于阈值，则对前侧飞边区域进行二值化，得到前侧飞边宽度，并计算前侧飞边高度，判断前侧飞边宽度、前侧飞边高度中的至少一个是否大于对应的阈值，若是，则前侧飞边增加一个步长，并记录前侧飞边区域宽度、前侧飞边区域高度；
[0018]若前侧飞边区域的最大深度值与飞边基准高度的差不大于阈值，则前侧飞边区域的飞边判定结束；
[0019]若后侧飞边区域的最大高度值与飞边基准高度的差大于阈值，则对后侧飞边区域进行二值化，得到后侧飞边宽度，并计算后侧飞边高度，判断后侧飞边宽度、后侧飞边高度中的至少一个是否大于对应的阈值，若是，则后侧飞边增加一个步长，并记录后侧飞边区域宽度、后侧飞边区域高度；
[0020]若后侧飞边区域的最大高度值与飞边基准高度的差不大于阈值，则后侧飞边区域的飞边判定结束。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，对前侧飞边区域进行二值化，并拟合所得感兴趣区的最小外接矩形，将该最小外接矩形的宽度作为前侧飞边宽度，并分别计算前侧飞边区域的最大高度值与飞边基准高度的差作为前侧飞边高度。
[0022]作为本专利技术的进一步改进，对后侧飞边区域进行二值化，并拟合所得感兴趣区的最小外接矩形，将该最小外接矩形的宽度作为后侧飞边宽度，并分别计算后侧飞边区域的最大高度值与飞边基准高度的差作为后侧飞边高度。
[0023]作为本专利技术的进一步改进，当仅前侧基准区域的平整度小于阈值时，计算前侧基准区域的平均高度作为飞边基准高度；当仅后侧基准区域的平整度小于阈值时，计算后侧基准区域的平均高度作为飞边基准高度；当前侧基准区域的平整度和后侧基准区域的平整度均小于阈值时，计算前侧基准区域和后侧基准区域的平均高度，作为飞边基准高度；当前侧基准区域的平整度和后侧基准区域的平整度均大于阈值时，取之前计算所得的最新的基准高度作为飞边基准高度。
[0024]本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术在搅拌摩擦焊接过程中，通过激光扫描获取搅拌摩擦焊缝表面深度图像，
可在焊接件因受力受热产生轻微变形的情况下，对表面形貌为复杂曲面的搅拌摩擦焊缝的减薄量、表面沟槽、飞边进行在机检测，自动化程度高，针对会因受力受热产生形变的焊接对象尤其是薄板焊件，在出现板材上翘以及局部倾斜现象时，能够实时更新基准高度，避免计算减薄梁的基准高度产生很大波动，减薄量的检测结果相对准确，同时对沟槽以及飞边的判定快速且准确，通过反馈相关准确的焊接质量信息，为后期的处理提供参考，可以进一步提高生产效率和焊接质量，且可以适应0.4m/min到2m/min的焊接速度，具有实时检测的效果。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术的优选实施例的检测系统的结构示意图；
[0028]图2为本专利技术的优选实施例的线激光扫描仪、机床的C轴以及X轴光栅安装的结构示意图；
[0029]图3为本专利技术的优选实施例的搅拌摩擦焊缝的截面图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种搅拌摩擦焊表面焊接质量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获取连续的焊缝表面深度图像；(2)以适当的步长截取焊缝表面深度图像，将截取的焊缝表面深度图像划分区域，得到前侧基准区域、减薄区域和后侧基准区域；(3)判断前侧基准区域的平整度是否小于阈值，若是，则以此时的前侧基准区域高度作为最新的基准高度；若否，则判断后侧基准区域的平整度是否小于阈值，若是，则以此时的后侧基准区域高度作为最新的基准高度；若否，则以前一段深度图像的基准高度作为最新的基准高度；(4)将最新的基准高度与此时的减薄区域的平均高度作差，得到减薄量。2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊表面焊接质量检测方法，其特征在于，所述步骤(3)中，若前侧基准区域的平整度小于阈值，采用最小二乘法得到前侧基准区域的拟合平面，将拟合平面的法向量旋转至与深度方向平行的方向。3.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊表面焊接质量检测方法，其特征在于，所述步骤(3)中，若后侧基准区域的平整度小于阈值，采用最小二乘法得到后侧基准区域的拟合平面，将拟合平面的法向量旋转至与深度方向平行的方向。4.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊表面焊接质量检测方法，其特征在于，还包括识别减薄区域的沟槽缺陷，判断是否存在沟槽，若是，则沟槽的长度进行累加；若否，此段沟槽结束，返回长度信息。5.根据权利要求4所述的搅拌摩擦焊表面焊接质量检测方法，其特征在于，通过计算减薄区域的焊缝表面深度图像的波动程度或将该减薄区域的焊缝表面深度图像的深度与基准高度进行比较来判断是否存在沟槽。6.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊表面焊接质量检测方法，其特征在于，还包括将截取的焊缝表面深度图像划分区域得到前侧飞边区域、后侧飞边区域，所述前侧飞边区域位于前侧基准区域与减薄区域之间，所述后侧飞边区域位于所述后侧基准区域与减薄区域之间，分别判断前侧飞边区域和后侧飞边区域是否存在飞边。7.根据权利要求6所述的搅拌摩擦焊表面焊接质量检测方法，其特征在于，判断前侧基准区域与后侧基准区域的平整度，并得到飞边基准高度，分别判断前侧飞边区...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立国，徐雨生，张雯霞，林永勇，王阳俊，张华德，薛立伟，杨国舜，孙立宁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：