在金屬包裝領(lǐng)域，高密封性要求的成型一般采用電阻焊接的方式，即將已印刷完畢的彩印鐵圈圓，通過(guò)焊機(jī)將其兩端焊接成一體，進(jìn)而根據(jù)客戶需求，實(shí)現(xiàn)各類形狀的加工，包裝產(chǎn)品，達(dá)到美觀、實(shí)用的目的。

近年來(lái)，以自動(dòng)化、智能化為主要方向的高速自動(dòng)化生產(chǎn)線及其關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)成為目前行業(yè)技術(shù)發(fā)展的方向。化工罐焊接部分的缺陷檢測(cè)技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，將本來(lái)需要人工完成的檢測(cè)工作，轉(zhuǎn)變成由計(jì)算機(jī)完成，這不僅減少了人工成本，也讓檢測(cè)更加穩(wěn)定、高效。

常用焊縫檢測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)與不足

電阻焊的工作原理是，利用焊接回路上存在的電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱效應(yīng)，同時(shí)施加一定的壓力將金屬永久性融合。影響焊接效率及質(zhì)量的主要因素是焊機(jī)和焊接材料的性能。自1953年世界第一臺(tái)半自動(dòng)電阻焊機(jī)問(wèn)世以來(lái)，隨著電阻焊接的理論與電阻焊機(jī)設(shè)計(jì)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的新款和高速的電阻焊機(jī)被推向市場(chǎng)。電阻焊最早采用正弦波正負(fù)峰值觸發(fā)加熱使金屬板自熔粘結(jié)技術(shù)，近年來(lái)已發(fā)展到采用CPU（中央處理機(jī)）集中控制和分系統(tǒng)PC機(jī)過(guò)程控制，故障自診斷監(jiān)控，交流變頻調(diào)速技術(shù)，隨機(jī)要求靈活改變轉(zhuǎn)速，使整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、操縱穩(wěn)定可靠。

焊接質(zhì)量的檢測(cè)對(duì)象主要包括焊縫幾何形狀、焊縫位置偏差以及焊縫缺陷。在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常需要快速檢測(cè)焊縫的各種特征，以便對(duì)焊縫的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。傳統(tǒng)檢測(cè)方法有焊縫外觀目測(cè)檢測(cè)法、焊縫撕裂試驗(yàn)檢測(cè)法等，然而這些方法效率很低，不能達(dá)到精確檢驗(yàn)的目的。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外開(kāi)展多種新的檢測(cè)技術(shù)研究，主要集中在對(duì)可見(jiàn)光下焊縫的彩色圖像進(jìn)行處理，以獲取焊縫的參數(shù)。但在可見(jiàn)光下圖像光照模型不穩(wěn)定，且焊縫圖像分割效果很差。如采用超聲波檢測(cè)技術(shù)，因工藝比較復(fù)雜，目前還停留在研究檢測(cè)方面，難適應(yīng)高速生產(chǎn)要求，同時(shí)對(duì)檢測(cè)的精度控制還存在一定難度。主動(dòng)紅外技術(shù)則不存在上述問(wèn)題，通過(guò)必要的圖像處理能夠準(zhǔn)確的提取焊縫特征，具有很好的效果和使用價(jià)值。

在國(guó)內(nèi)，焊縫的質(zhì)量監(jiān)測(cè)企業(yè)一般采用人工目視檢查方法進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)具有上述缺陷產(chǎn)品時(shí)，手工將缺陷產(chǎn)品從生產(chǎn)線上剔除。由于目視檢查方法易導(dǎo)致視覺(jué)疲勞，從而產(chǎn)生視覺(jué)誤差，此外還易受主觀因素的影響?？傊?，人工目視檢查方法效率低，檢測(cè)錯(cuò)誤率高。在一些研究院，目前大多采用超聲波檢測(cè)。

在發(fā)達(dá)國(guó)家，焊縫在線系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展很快，很多企業(yè)已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平，人們對(duì)無(wú)損檢測(cè)認(rèn)識(shí)得比較早，在檢測(cè)設(shè)備的研制和使用上進(jìn)行了大量的投入。一些企業(yè)利用紅外線檢測(cè)，超聲波監(jiān)測(cè)等技術(shù)，甚至有些公司開(kāi)發(fā)了采用視頻圖像和溫度在線監(jiān)測(cè)的新的檢測(cè)方法。

基于機(jī)器視覺(jué)，發(fā)展多參量綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)

縫焊是一個(gè)高度非線性、有多變量耦合作用和大量隨機(jī)不確定因素的過(guò)程，具有形核過(guò)程時(shí)間極短，處于封閉狀態(tài)無(wú)法觀測(cè)，特征信號(hào)提取困難等固有的特點(diǎn)，導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量參數(shù)（熔核直徑、強(qiáng)度等）無(wú)法直接測(cè)量，只能通過(guò)一些點(diǎn)焊過(guò)程參數(shù)（焊接電流、電極間電壓、動(dòng)態(tài)電阻、能量、熱膨脹電極位移等）進(jìn)行間接推斷，極大地影響了焊縫質(zhì)量監(jiān)控的準(zhǔn)確性和可靠性。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的探索和實(shí)踐，我們已獲得以下信息：發(fā)展多參量綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)是提高點(diǎn)焊質(zhì)量監(jiān)控精度的有效途徑，即充分利用監(jiān)測(cè)信息，采用合理的建模手段，建立合理的多元非線性監(jiān)測(cè)模型并使該模型能在較寬條件內(nèi)提供準(zhǔn)確、可靠的焊縫質(zhì)量信息，是質(zhì)量控制技術(shù)關(guān)鍵。

我們的方法是，設(shè)計(jì)基于機(jī)器視覺(jué)的金屬制罐焊縫缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)相機(jī)采集的原始圖預(yù)處理，提取焊縫核心區(qū)域，進(jìn)而采用波形檢測(cè)算法對(duì)焊縫進(jìn)行缺陷檢測(cè)。首先，針對(duì)焊縫缺陷在線檢測(cè)要求設(shè)計(jì)硬件結(jié)構(gòu)，同時(shí)搭建軟件整體框架。根據(jù)缺陷特征及成因，將缺陷類型分為焊渣、焊穿、虛焊與熔焊等多個(gè)類型。其次，對(duì)原始焊縫圖像預(yù)處理，采用幾何圖形算法對(duì)焊縫圖像旋轉(zhuǎn)，通過(guò)圖像質(zhì)心算法獲取焊縫水平位置并對(duì)其矯正，從而提取出準(zhǔn)確的焊縫核心區(qū)域，減少部分偽缺陷信息的干擾。最后，針對(duì)焊縫缺陷類型特點(diǎn)，提出波形檢測(cè)算法用于缺陷判別，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算與一階差分計(jì)算，排除兩端焊縫干擾信息并檢測(cè)焊縫缺陷。

焊縫質(zhì)量判斷原理

像素比例判斷方法原理像素比例判斷算法（即長(zhǎng)方條算法）主要通過(guò)兩條掃描線對(duì)圖像的焊縫兩旁進(jìn)行掃描，從而確定焊縫及缺陷的大致位置。鎖定一個(gè)長(zhǎng)方形框，計(jì)算其中的灰度比例。因?yàn)檎：缚p的形狀近似一個(gè)長(zhǎng)方形框，因此在鎖定的長(zhǎng)方形框中，低值灰度像素（即深顏色）比例較高。而在有缺陷的焊縫處，因形狀不太接近為一個(gè)長(zhǎng)方形形狀，所以鎖定的長(zhǎng)方形框中，必然包括了一部分高值灰度像素（淺顏色）點(diǎn)，因此低值灰度的比例就沒(méi)有正常焊縫圖像高。

圖像形狀判斷方法原理使用該方法，首先需要判斷圖像是否取自產(chǎn)品的兩端，以及判斷圖像位于焊接進(jìn)入位置還是焊接出去位置，記錄其位置標(biāo)記。對(duì)采集的焊縫圖像進(jìn)行二值化轉(zhuǎn)換，對(duì)轉(zhuǎn)換后的圖像進(jìn)行邊緣提取，提取出圖像中焊縫的形狀，通過(guò)八連通圖算法，判斷焊縫的形狀。當(dāng)焊縫的形狀為規(guī)則圖形時(shí)，焊縫不存在缺陷，產(chǎn)品合格；當(dāng)焊縫的形狀為不規(guī)則彎曲圖形時(shí)，則需要進(jìn)一步判斷該圖像位于產(chǎn)品的位置。如中間部分的圖像規(guī)則，則為合格產(chǎn)品的焊縫圖像；否則為不合格產(chǎn)品。圖1為合格產(chǎn)品與不合格產(chǎn)品焊縫中間部分，圖2為合格產(chǎn)品與不合格產(chǎn)品焊縫兩端部分。

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