強背景光的高頻目標物頻譜分析及信息提取研究.pdf

1、近年來，隨著焊接自動化研究的深入開展，人們發(fā)現(xiàn)熔池下塌變形與工件的熔透程度有密切的關(guān)系，熔池表面的三維信息更能反映焊接狀態(tài)，熔池表面的三維檢測日益受到關(guān)注。由于焊接過程強烈的弧光干擾、熔池高溫輻射和類鏡面反射等使得熔池三維面形信息檢測變得十分困難。
　　 條紋空間相位測量術(shù)是一種非接觸、高速在線的光學三維面形傳感技術(shù)，結(jié)構(gòu)光條紋以一定空間分布形式投向被測物，通過解調(diào)位相與高度的關(guān)系測量出物體的三維面形，已在工業(yè)檢測、生物醫(yī)學、制

2、鞋和服裝等領(lǐng)域取得巨大成功，然而對于強烈弧光背景的熔池圖像，結(jié)構(gòu)光柵線條紋的光強太弱，不能解調(diào)出高度信息。從信息光學的角度出發(fā)，把受強電弧光干擾的光柵條紋看成被攝圖像，欲提取的光柵條紋是相對的高頻物分布，電弧光是相對的低頻物分布，它們的傅立葉頻譜分布是不一樣的，可以用空間濾波方法提取高頻信息。因此，熔池表面的三維檢測首先要研究強背景光下高頻目標物頻譜分析及信息提取問題。
　　 本文研究弧焊區(qū)強背景光和所投影的激光柵線條紋分別在光

3、譜坐標下和空間頻譜坐標下的不同分布，研究低焊接電流情況下提取熔池變形光柵條紋所需的光譜窗口和空間濾波器。
　　 搭建了適用于平焊熔池面形傳感的復合光學濾波系統(tǒng)和光學空間濾波系統(tǒng)，并通過實驗提取出強電弧光下熔池表面的變形光柵條紋。
　　 分析了熔池圖像灰度分布特征，比較了不同圖像處理方法的效果，確定出相對較好的方法，并對熔池圖像進行了數(shù)字圖像處理，較好地提取出圖像邊緣。
　　 初步討論了兩級濾波系統(tǒng)的引入對熔池三維