基于图像传感模具激光修复质量控制技术

摘要

现代模具正向着性能化、精密化、多样化发展，随之而产生加工成本不断上涨、加工技术复杂等问题，通过采用小功率激光填丝模具修复技术，可以有效的延长模具的寿命、降低成本、节约资源。激光焊接同传统的焊接方法相比，同等单位密度条件下具有较高的能量、低热输入量、工件变形小，易于实现自动化控制。
　　在小功率激光填丝焊过程中，由于小功率激光焊点小，焊丝细(0.4mm-0.6mm)，激光束与焊丝和工件的相互作用及送丝速度与焊接速度之间的配合较难，导致修复效率低并且质量不稳定。本试验根据填丝要求，在硬件上设计一款推拉丝式送丝机构，通过控制送丝速度来确保激光填丝焊过程的平稳性，且该送丝机构采用特殊的送丝轮和矫直装置，保证细丝的送丝挺度。
　　为了确保在小功率激光填丝的稳定性，在软件上根据现有的源程序以及对源程序进行改动编辑一个可以执行Visual C++界面源代码的一个专业图像处理软件。通过对CCD视觉传感器件及相应的滤光系统采集到的焊接过程图像进行图像分析，来获得焊接过程中主要的特征信息，用于激光填丝稳定性控制。
　　本文利用同轴视觉图像采集系统采集焊接前焊丝、模具裂纹以及焊接过程中焊缝的图像，由于视觉采集系统CCD采集到带有噪声的图片，干扰了对激光填丝焊稳定性的判断，本试验采用图像处理的方法对图像进行图像去噪、图像增强、图像的二值化、形态学图像处理、边缘检测、霍夫变换等处理，重点分别开发和应用Krisch算子、Canny算子、Hough方法提取图像的边缘与中心线，便于人和机器的后续处理与计算。并根据不同的图像处理方法的组合进行多次处理，设计完成了填丝稳定性和焊缝图像处理的工艺流程和算法，最终实现了焊丝、模具裂纹、焊缝图像的特征提取，可以控制激光填丝焊稳定性，降低劳动强度，提高模具修复的效率，改善产品质量。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的提出及选题的意义

1．1．1 课题的提出

1．1．2 课题研究的意义

1．2 激光视觉传感现状的分析

1．2．1 视觉传感器

1．2．2 视觉传感技术及其分类

1．3 数字图像处理的研究概况

1．3．1 视觉传感及数字图像处理在焊接中的应用

1．4 激光填丝焊发展现状

1．4．1 大功率激光填丝焊技术发展现状分析

1．4．2 小功率激光模具修复技术现状分析

1．5 模具修复存在的问题

1．6 本文研究的主要内容

第2章 激光修复同轴视觉采集试验系统的建立

2．1 系统总体结构

2．2 激光焊接系统

2．2．1 激光焊接器

2．2．2 激光模具修复设备操作系统

2．3 送丝系统

2．3．1 送丝系统的设计

2．3．2 送丝装置在激光器上的安装

2．4 图像传感及采集系统

2．4．1 准直聚焦系统

2．4．2 激光视觉传感器

2．4．3 分光系统

2．4．4 图像采集卡

2．5 本章小结

第3章 数字图像处理软件的开发

3．1 图像处理软件的特点

3．2 图像处理软件介绍

3．2．1 文件菜单

3．2．2 点运算菜单

3．2．3 形态学变换菜单

3．2．4 图像增强菜单

3．2．5 边缘与轮廓菜单

3．3 本章小结

第4章 基于同轴视觉传感激光模具修复填丝稳定性的研究

4．1 数字图像处理的基本步骤

4．2 影响激光填丝焊的主要因素

4．3 激光填丝位置识别的图像处理

4．3．1 图像平滑

4．3．2 图像增强

4．3．3 图像分割

4．3．4 边缘检测

4．3．5 Gauss-Laplace算子

4．3．6 Krisch算子

4．3．7 霍夫变换

4．4 模具裂纹修复的图像处理

4．5 本章小结

第5章 激光填丝焊焊缝图像处理及实现

5．1 激光填丝焊焊缝图像处理原理

5．2 焊缝图像的特征分析

5．3 焊缝图像的采集与处理

5．3．1 焊缝图像的预处理

5．3．2 焊缝图像后处理

5．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文