专利名称：一种焊接变形的检测方法及其检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接变形的检测方法及实现该方法的检测装置，尤其涉及一种用于高能束流焊接变形的检测方法及实现该方法的检测装置。
背景技术：
在焊接过程中，焊缝金属的热胀冷缩都受到周围金属的拘束而不能自由伸缩，导致工件在焊后存在残余应力和残余变形。残余变形的存在不仅影响结构的尺寸精度和外观，而且有可能降低其承载能力和机械性能，因此控制和调整焊接变形是十分重要。对焊接变形进行快速、准确的测量，是评价控制和调整焊接变形效果的必要手段，同时也用于验证焊接变形数值模拟结果的合理程度。传统焊接方法获得焊接工件变形量一般较大，在不进行强约束条件下可达到数毫米，甚至数十毫米。高能束流焊接方法，包括电子束焊、激光焊、 激光熔覆焊、等离子束焊等，由于能量密度高度集中，其结果是焊后工件的变形量小，尤其是在强约束条件下变形量很小。传统的焊接变形测量方法，如在工件上贴应变片，测量精度较低，而光干涉法、光电变形测量法等由于测量装置较复杂，也未获得较广泛的应用。应用较广的是固定点重复测量焊接变形该测量方法的原理是在测量点或多个测量点处打标点。在焊接前后，测量标距，其数值的相应变化对应的即为这个阶段焊接引起的焊件变形量。标距的测定可用多种方法测定，近年已经开始使用数码相机来测量标距采用数码相机对焊件拍摄，并将拍摄到的数字图片通过计算机上的串行口快速传入计算机；在计算机上将所得的数字图片经过二值化，提取出需要的图像区域，以便于运用几何学中的概念进行分析和描述。在二值化处理图像中，提取出事先标定的测量点，通过图像处理程序，测出测量点之间的像素，再计算出对应的实际距离值，将其与焊前测量的距离比较，可算出该焊接结构的残余收缩变形量。 同理该方法也可以检测试件的边缘，经过几何换算得到试件的角变形和纵向挠曲。为了提高测量精度，在焊接件表面直接打标点或做记号要越小越好，这种方法的精度受限于测量点的大小和测量标距时由数码相机像素数的多少产生的误差，这种接触式测量在焊接件表面直接打的标点或做的记号不可能足够小，造成测量精度差，不利于在高能束流焊接方法中测量焊接变形量本来就很小的情况。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种标点或记号的大小足够小能用于高能束流焊接变形的焊接变形检测方法及实现该焊接变形检测方法的检测装置。为解决上述技术问题，本发明的一种焊接变形检测方法包括以下步骤焊接前，激光源向被测物表面某一位置发射入射光束，形成反射光束，成像装置收集反射光束并将反射光束形成的光斑图像转换成数字信息，光斑图像数字信息经计算机还原成光斑图像，获得光斑图像质心的位置坐标，焊接后，激光源向被测物表面同一位置发射入射光束，形成反射光束，成像装置收集反射光束并将反射光束形成的光斑图像转换成数字信息，光斑图像数字信息经计算机还原成光斑图像，获得光斑图像质心的位置坐标，对焊接前和焊接后的光斑质心之间的距离进行位移量标定，换算出被测物表面某处焊接前后的变形量。实现该焊接变形检测方法的检测装置，其特征在于包括激光源、成像装置和安装有图像处理软件的计算机，在所述的激光源发出激光束经被测物表面反射形成的反射光传输路径上，设置有成像装置，成像装置采集反射光的图像信息，传送至计算机，经计算机安装的图像处理软件处理后在计算机屏幕上成像。所述的激光源发出的激光束首先通过汇聚镜组，然后才到达被测物表面，所述的成像装置包括聚焦镜组和摄像机，反射光首先通过聚焦镜组再到达摄像机，所述的摄像机是数码摄像机，装有视频采集卡。所述的激光源发出的激光束是50mW，波长是532nm。本发明相比于现有技术具有如下积极效果。本发明的一种焊接变形检测方法，由于是一种无接触式焊接变形测量方法，采用mW级激光源作为检测工具，在焊接件表面上形成的光斑点足够小，对工件发生的变形可实施准确测量，测量精度高，尤其适用于高能束流焊接方法获得较小焊接结构变形的测量。同时实现该测量方法的测量装置简单，检测效率高，对工件无破坏。
图1是本发明的一种焊接变形检测方法及实现该方法的检测装置的原理图。
具体实施例方式图1是本发明的一种焊接变形的检测方法，包括以下步骤焊接前，激光器1输出 50mff波长532nm激光束2通过汇聚镜组3后汇聚为极细的入射光4，在入射光4到达焊接工件5表面后形成尺寸极为细小的亮斑，同时聚焦镜组6和数码摄像机7组成的成像装置以一定倾斜角度对准该亮斑及附近区域，使之在数码摄像机7上成像，经视频采集卡8采集图像信息并将其传送至装有图像处理软件的计算机9，经图像处理软件处理后获得光斑图像质心10的位置坐标。焊接工件表面某一位置在焊前和焊后激光光斑质心的位移量，对应的即是该点的焊接变形量。实现该焊接变形检测方法的检测装置，其特征在于包括激光源1、成像装置和安装有图像处理软件的计算机9，在所述的激光源1发出激光束2经被测物5表面反射形成的反射光传输路径上，设置有成像装置，成像装置采集反射光的图像信息，传送至计算机9，经计算机9安装的图像处理软件处理后在计算机屏幕上成像。所述的激光源1发出的激光束 2首先通过汇聚镜组3，形成入射光束4然后才到达被测物5表面，所述的成像装置包括聚焦镜组6和摄像机7，反射光首先通过聚焦镜组6再到达摄像机7，所述的摄像机7是数码摄像机，装有视频采集卡8。所述的激光源1发出的激光束2是50mW波长是532nm。
权利要求
1.一种焊接变形的检测方法，其特征在于包括以下步骤焊接前，激光源(1)向被测物(5)表面某一位置发射入射光束G)，形成反射光束，成像装置收集反射光束并将反射光束形成的光斑图像转换成数字信息，光斑图像数字信息经计算机(9)还原成光斑图像，获得光斑图像质心的位置坐标(10)，焊接后，激光源(1)向被测物( 表面同一位置发射入射光束，形成反射光束，成像装置收集反射光束并将反射光束形成的光斑图像转换成数字信息，光斑图像数字信息经计算机(9)还原成光斑图像，获得光斑图像质心的位置坐标 (11)，对焊接前和焊接后的光斑质心之间的距离进行位移量标定，换算出被测物表面某处焊接前后的变形量。
2.实现权利要求1所述的焊接变形检测方法的检测装置，其特征在于包括激光源 (1)、成像装置和安装有图像处理软件的计算机(9)，在所述的激光源(1)发出激光束(2)经被测物( 表面反射形成的反射光传输路径上，设置有成像装置，成像装置采集反射光的图像信息，传送至计算机(9)，经计算机(9)安装的图像处理软件处理后在计算机屏幕上成像。
3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于所述的激光源(1)发出的激光束(2) 首先通过汇聚镜组(3)，形成入射光束G)，然后才到达被测物( 表面。
4.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于所述的成像装置包括聚焦镜组(6) 和摄像机(7)，反射光首先通过聚焦镜组(6)再到达摄像机(7)。
5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于所述的摄像机(7)是数码摄像机，装有视频采集卡(8)。
全文摘要
本发明公开了一种焊接变形的检测方法，采用激光源作为检测工具，在焊接件表面上形成足够小的光斑点，用成像装置捕捉焊接前后的光斑点位置变化量，并由计算机处理，实现对焊接工件变形实施准确测量，测量精度高，尤其适用于高能束流焊接方法获得较小焊接结构变形的测量。同时本发明还公开了一种实现该检测方法的检测装置，包括激光源(1)、成像装置和安装有图像处理软件的计算机(9)，在所述的激光源(1)发出激光束(2)经被测物(5)表面反射形成的反射光传输路径上，设置有成像装置，成像装置采集反射光的图像信息，传送至计算机(9)，经计算机安装的图像处理软件处理后在计算机屏幕上成像。该检测装置检测效率高，对工件无破坏。
文档编号G01B11/02GK102168952SQ20101060567
公开日2011年8月31日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者伍群兰, 吴艳, 李洪林, 虞文军, 陈静 申请人:成都飞机工业(集团)有限责任公司, 西北工业大学