CN105222704A - 用于焊缝测量的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于测量被破坏的点焊缝人工制品的设备和方法，其具有用于支承灯和多个照相机的机架，所述多个照相机用于获得试样的具有最小变形和视差的受控制图像。该机架保持试样扁平并且处于可重复的位置上，在成像时可控制移动。图像数据被接收到计算机中，该计算机可用能够隔离并测量人工制品的图像处理软件编程。校准用标准被用于修正偏差。

Description

用于焊缝测量的设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年5月5日提交的美国临时申请No.61/988,641的权益，该美国临时申请的发明名称为“用于焊缝测量的设备和方法”，其公开内容在此通过引用大体上全文并入本申请中。

技术领域

本发明涉及用于测量焊缝的设备和方法，更具体地说，涉及在破坏性拆解之后对点焊缝进行测量。

背景技术

已知用于检验电阻点焊(RSW)的方法包括探测点焊缝的成形、评定点焊质量以及预测电极使用寿命的终点。在一种方案中，需将焊接接头破坏，然后例如通过卡规来手动地测量焊缝尺寸。焊缝尺寸和外观也可以通过将焊缝断口形貌与分类系统(例如美国焊接学会)的标准AWSD8.2，汽车焊缝质量的规范-铝的电阻焊进行比较来进行评定。还已经开发出了用于检测钢的电阻焊的基于激光的检测系统。然而，一直还希望出现改进的和/或替代的用于检测焊缝的方法和设备。

发明内容

在此披露的本发明的主题涉及一种用于检测具有至少一个连接人工制品(bondartifact)的试样的设备并且具有能够照亮试样的灯、能够捕获试样的数字图像的照相机以及能够从照相机接收试样的数字图像且用图像处理程序编程的计算机，所述图像处理程序能够对所述连接人工制品进行测量并能够将测量结果报告给用户。

根据另一个实施例，机架以彼此相对的方式保持灯、照相机和试样。

根据另外一个实施例，机架包括能够将试样支撑在照相机和灯前方的工作台。

根据另外一个实施例，机架还具有能够将试样压紧在工作台上的试样夹具。

根据另外一个实施例，试样夹具包括多个向内延伸且安装在如下所述框架上的夹指，即，所述框架能够在位于试样上方的位置和将试样压紧在工作台上的位置之间有选择地定位。

根据另外一个实施例，工作台可滑动地连接到机架上，并且能够采取位于照相机下方的位置和远离照相机的位置，后一位置允许将试样放置在工作台上，由夹指压下并随后滑动到照相机的下面。

根据另外一个实施例，所述灯具有一个带孔的柔光罩，照相机的镜头可以通过该孔伸出。

根据另外一个实施例，所述照相机是第一照相机，并且还包括至少一个额外的照相机以限定多个照相机，并且其中所述柔光罩上具有多个允许多个照相机中的每一个照相机的镜头从中穿过的孔，所述多个照相机中的每一个照相机能够在该照相机的视野内获取所述试样的一个图像，而每个照相机的视野不同于所述多个照相机中的其他照相机的视野。

根据另外一个实施例，所述多个照相机包括至少三台照相机。

根据另外一个实施例，所述连接人工制品是点焊的人工制品，并且进一步包括一个校准用标准，该校准用标准的尺寸允许其在放置试样的同时被放置在工作台上，而且具有多个接近点焊图形的分隔开的点。

根据另外一个实施例，用于检测具有至少一个连接人工制品的试样的方法包括：照亮所述试样；用照相机获取所述试样和所述连接人工制品的数字图像数据；将来自所述照相机的试样的数字图像数据接收到用图像处理程序编程的计算机中；对图像数据中所代表的至少一个连接人工制品进行测量；以及将测量步骤的结果报告给用户。

根据另外一个实施例，所述计算机在获取步骤中控制照相机，包括控制试样的曝光持续时间。

根据另外一个实施例，上述方法进一步包括在获取步骤之前将涂料施加到所述至少一个连接人工制品上的步骤，所述涂料可增加所述连接人工制品与贴近该人工制品的试样的其他部分之间的对比度。

根据另外一个实施例，上述方法还包括在获取步骤之前修平试样的步骤。

根据另外一个实施例，上述方法进一步包括用照相机获取校准用标准的数字图像数据并将校准用标准的数字图像数据接收到计算机中，以及进一步接收与在校准用标准上的图形有关的尺寸数据并将该尺寸数据和数字图像数据进行比较，然后计算修正矩阵以补偿图像数据与尺寸数据的偏差。

根据另外一个实施例，上述方法还包括在获取步骤中将修正矩阵应用到与所获取的样品的图像数据相关联的图像数据上的步骤。

根据另外一个实施例，上述方法进一步包括在获取步骤中在所获取的数字图像数据中选择感兴趣的区域并从图像数据中过滤无价值区域的步骤。

根据另外一个实施例，上述方法还包括探测人工制品的边缘并计算人工制品的区域和最大费雷特直径(MaxFeretDiameter)的步骤。

根据另外一个实施例，上述方法还包括确定试样的图像数据的灰度值相对预定的阈值标准的临界值、填充图像数据中的孔洞以及用小于或等于阈值的值消除颗粒的步骤。

根据另外一个实施例，至少一个人工制品是多个焊缝的人工制品，并且本发明的方法进一步包括生成有关焊缝人工制品的区域的测量数据的报告。

根据另外一个实施例，用于检测具有至少一个连接人工制品的试样的方法包括：

将具有一定图形的校准用标准定位在照相机之前；

照亮所述校准用标准；

用照相机获取所述校准用标准的数字图像数据；

在计算机中接收所述校准用标准的数字图像数据；

在计算机中进一步接收关于所述校准用标准上的图形的尺寸数据；

将所述尺寸数据和所述数字图像数据进行比较，然后计算修正矩阵以补偿所述校准用标准的图像数据与所述校准用标准的尺寸数据的偏差；

将所述试样定位在照相机前；

照亮所述试样；

用照相机获取所述试样和连接人工制品的数字图像数据；

在用图像处理程序编程的计算机中接收来自所述照相机的样品的数字图像数据；

在获取步骤中将修正矩阵应用到与所获得的所述样品的图像数据相关联的图像数据上；

在所述样品的图像数据中识别感兴趣的区域；

确定所述样品的图像相对于标准值的临界值；

从所述样品的图像中过滤无价值特征；

探测所述至少一个连接人工制品的边缘；

测量图像数据中所代表的所述至少一个人工制品的区域和最大费雷特直径；以及

将测量步骤的结果报告给用户。

根据另外一个实施例，测量步骤包括通过识别在所述连接人工制品边缘上的两个距离最远的点之间的距离来计算最大费雷特直径；确定所述连接人工制品的区域；计算与所述连接人工制品具有相同区域的圆的Waddle圆盘直径(Waddlediskdiameter)并计算最大费雷特直径与Waddle圆盘直径的比值。

附图说明

为了更加全面地理解本发明的公开内容，可结合附图地参看以下对示意性实施例的详细描述。

图1为根据本发明的一个实施例的焊缝测量系统的透视图。

图2为图1所示系统的俯视图。

图3为图1所示系统的主视图。

图4为图1所示系统的侧视图。

图5为一组由图1所示系统在不同曝光时间长度下拍摄的试样的图像。

图6A为在通过涂刷焊接点而增强之前由图1所示系统拍摄的试样的图像。

图6B为在通过涂刷焊接点而增强之后的图6A的图像。

图7A为在通过由图1所示系统进行的图像处理而实现的修正之前由图1所示系统所拍摄的校准用标准的图像。

图7B为在通过由图1所示系统进行的图像处理而实现的修正之后图7A的校准用标准的图像。

图8A为修正之前由图1所示系统拍摄的试样的图像。

图8B为在通过由图1所示系统进行的图像处理而实现的修正之后图8A的试样的图像。

图9为按顺序排列的表示由图1所示系统进行的图像处理步骤的试样图像。

图10为由图1所示系统捕捉的试样的图像，示出了根据由图1所示系统进行的图像分析而产生的在试样的每个焊缝头图像的边缘上相距最远点之间的距离；

图11为图1所示焊缝测量系统的操作的流程图；

图12-14为出现在图11的流程图中的功能的详细的流程图；

图15为图1所示焊缝测量系统的用户界面的屏幕截图；

图16A-16C为图1所示系统的图形用户界面的屏幕截图，示出了具有不同规格的三个不同试样的分析；

图17A-17C为针对三个不同试样由图1所示系统生成的测量结果的图表。

具体实施方式

图1示出了具有成像站12、照相机组件14、支承机架16和照明组件18的焊缝测量系统10。带有试样托盘20T的试样支架20接收试样S，例如，从焊接的双层(未示出)中分离出来的剥离层。该试样呈现处于其预先焊接条件的人工制品，例如，设置在试样S的表面S1上的多个孔、凹陷或者焊接点W。在其上设置人工制品W的表面S1应该为非焊接金属，其应通常比较光滑且相对于焊接点W是镜面的。当适于成像具有固定形状(长和宽)的试样S时，可以将多个标柱或者定位元件20P设置在托盘20T的表面上，以便有助于将每个试样S保持在相对于照相机组件14和照明组件18的最佳或者可工作位置处。托盘20T可以由例如Delrin的黑色材料制成，或者可以被涂黑，以提供最小的显像存在度和反射率。具有框架26A和多个夹指26F的试样夹具26可以通过肘节夹26C被向上和向下拨动，从而通过将试样S向下压紧到托盘20T上来保持试样S，以试样S弄平并为试样S提供始终如一的、稳定的成像位置。照明组件18在市场上可从位于美国佛蒙特州(VT)Rochester的Advancedillumination,inc.购买到，并且包括半球形罩18C，该半球形罩用作为反射器和柔光器，以将由灯18L1、18L2产生的光线(以虚线示意性地示出)引导向试样S。罩18C可以设有多个开口18D、18E、18F，照相机14A、14B、14C的镜头可以通过这些开口伸出。照相机可以是三台从德国施塔特罗达的AlliedVisionTechnologies购买的GigE照相机。照相机14A、14B、14C可以作为一个组件一起布置在安装板14D上。三个照相机14A、14B、14C被用于成像细长试样S并且使图像中的视差和失真最小化，从而使得可以同时拍摄一组三张图像(每个照相机14A、14B、14C一个图像)，这组三张图像在它们的相邻的边缘处重叠。可以采用更多或更少的照相机14A等，这取决于成像的典型试样S的长度。在另外一种备选方案中，可以使用单个照相机14A来拍摄试样S在不同位置的多个图像，使照相机14A例如在单个或多个滑轨上相对于试样S平行地移动，在其行走到位于感兴趣的试样区域正上方的位置时拍摄图像。不参与照明试样S的焊缝测量系统10的表面可以被涂刷上无深浅反差的黑色，以使试样的反射和不均匀照度最小化。

当试样S放置在试样支架20上并且试样夹具26向下夹紧时，试样支架20可以在滑杆22、24上滑动到在照相机14和照明组件18下方的成像位置，在这里试样S可以由三台照相机14A、14B、14C拍照。每台照相机14A、14B、14C都可以分别捕捉部分试样S的图像，例如，分别捕捉试样左部、中部和右部的图像。照明组件18可以提供照明，这将使镜面的试样基底S1的颜色浓深并突出焊接点W的粗糙表面。试样S的表面S1和焊接点W之间的对比度促成了成功的图像处理，而后者又针对测量和评定焊接点W的尺寸。如以下将说明的那样，成像系统10具有提高焊接点W和试样S的表面S1之间的对比度的能力。

焊缝测量系统10包括机架16，该机架16具有用于支撑照相机组件14、照明组件18和试样支架20的多个竖直的立柱16A、16B、水平梁16C、16D、16E、16F和横梁16G、16H、16I。机架16可以调节，以允许调整照相机组件14、照明组件18和试样支架20的相对位置，从而优化成像。螺旋顶重器组件28允许照相机组件14和照明组件18相对于试样S和试样支架20升高或下降。在可以一起调整照相机组件和照明组件的同时，可以将它们布置在机架16上，以便可以单独地调整到适当的位置。螺旋顶重器组件28具有通过杆28C连接的单独的起重螺杆28A、28B，该杆28C能够使照相机组件14和照明组件18的两侧同时地并以相同的速率升高或下降。照明组件18包括灯架18A和夹子18B，所述夹子18B可以用于在照明组件18已经由螺旋顶重器组件28移动之后将照明组件18固定在给定的位置上。因此，焊缝测量系统10提供了一种用于相对于照明组件18和照相机组件14定位试样S的稳定的、且可重复定位的设备。机架16可以被支承在减振支脚30上，以使焊缝测量系统10与支承表面的振动隔绝开来，否则在通过照相机组件14捕捉图像时会使图像变形或模糊。计算机32可以用于控制照明组件18和照相机组件14，并且可用图像处理软件编程，该图像处理软件提供允许操作者控制焊缝测量系统10的用户界面并且将成像结果和分析传送给用户。在一个实施例中，在计算机32上所应用的成像软件可以是现成的图像处理软件，例如，由美国德克萨斯州Austin的NationalInstruments提供的LabVIEW。

图5示出了多个图像I1-I6，它们是通过用上述焊缝测量系统10的照相机组件14捕捉试样S的图像而获得的。图像I1-I6示出了曝光时间从8000毫秒变化到18000毫秒的效果。不同的曝光时间导致在焊接点W和周围的基底表面S1之间具有多种对比度的图像。照相机的曝光时间可以通过计算机32的用户界面来手动地选择，从而提供焊接点W和周围的基底表面S1之间的最佳对比度。任选地，照相机的曝光时间可以通过计算机32和/或照相机(例如14A)来自动地调节，从而使对比水平最优化。

图6A示出了由焊缝测量系统10拍摄的试样S的图像I7，显示出在焊接点W和周围的基底表面S1之间缺少对比度。图6B示出了试样S的图像I8，其在成像之前通过涂刷焊接点W的上表面而经过预处理。可以例如用滚轮来完成涂刷，该滚轮将涂料仅施加到焊接点W的上表面上，而不会施加到周围的基底表面S1上。可以选择涂料，以与表面S1具有对比，例如，可以使用非反射的黑色涂料来与闪光的金属表面S1形成对比。涂料可以人工地或通过某种设备来施加，例如，试样S可以由位于涂料施加滚轮下面的传送带来送进，该涂料施加滚轮与试样S相距预定的距离，以仅接触焊接点W的上表面。

因为每个照相机14A、14B、14C都会遭受捕捉失真图像的情况，这是由于例如照相机镜头中的像差或者CCD阵列上灵敏度的变化，所以焊缝测量系统10可以采用图像校准试样SC(具有与图7B的图像SCIC相同的样貌)，其具有几何图案规则且精确的图样，例如，由具有恒定形状、直径、颜色和间距(与背景B上的每个小圆点D的中心有相同的水平和垂直间距)的点组成的图形，其可以用于识别和修正由每台照相机14A、14B、14C引起的固有的像差。基础处理是获得校准试样SC的图像，然后指出所拍摄的图像在特征间距、尺寸、颜色等等上偏离实际已知的图形。在指出这些偏差之后，可以将修正矩阵应用到随后用同一照相机(例如14A)拍摄的任何图像上，以针对照相机固有的像差来调节图像，并且这可以包括由照相机位置所导致的变形(例如，视差效应)以及不均匀照明。

图7A示出了在白色背景B上具有黑色小圆点D的规则图样的校准用标准试样SC，例如，如当将标准试样在试样支架上定位在如下所述的位置上时由照相机14A、14B、14C之一所拍摄的，所述位置对应于在执行图像获取步骤时剥离的焊接材料的试样S将占据的位置。为了保证准确的校准，校准用标准试样SC的上表面应该与校准之后将要被检测的试样S的焊接点W的上表面处于相同的高度。校准用标准SC的小圆点D均匀地间隔开并且颜色和形状相一致。LabVIEW的视觉发展模块提供标准的校准工具箱/功能，以基于圆形小点执行图像校准(对准点-圆形小点VI的IMAQ校准)。

图7B显示出由系统10的图像处理软件对SC图像修正后得到的SCIC图像。在每台照相机14A、14B和14C拍摄修正条的图像后，通过图像处理提取每个圆点的中心，并将每个圆点的中心的图像坐标阵列与修正标准SC的已知的、现实世界的坐标作比较。然后，计算映射矩阵以校准SC图像。这个映射矩阵可以被用于补偿归因于透镜像差和透视视野的失真或变形。然后，图像坐标被映射到现实世界的坐标上，从而使得对焊接点几何形状的测量是可行的。计算出的映射矩阵接下来可以被存储为校准图像模板，随后可以应用该校准图像模板以修正试样S的图像并计算那些试样S的被提取的几何形状特征。

图8A示出了在应用校准矩阵以修正像差之前试样S的图像I9。图8B示出了在应用映射矩阵之后代表图8A的经修正的图像I9的图像I10。

图9示出了与六个图像处理步骤相关联的图像I11-I16，所述六个图像处理步骤由在焊缝测量系统10的计算机32上应用的LabVIEW图像处理软件来执行。这些图像I11-I16会呈现在用户界面上。图像I11为从试样S获取的第一图像，之后，如上面有关将修正矩阵应用于最初捕捉的图像的内容所描述的那样来修正第一图像的变形。在步骤2中，在图像I12中选择感兴趣的区域(ROI)。在步骤3中，图像I13被设置阈值并且被从灰度图像转换为二值化图像。在步骤4，从图像I14中消除无价值的区域。诸如小的颗粒、边缘等的无价值的图像特征被从图像I14中过滤掉。在步骤5，图像I5示出了焊接点W的被检测出的边缘。根据被检测出的焊接点边缘，于是可以在步骤6中计算焊接点W的区域并且在图I16中在每个焊接点W附近显示出来。

图10示出了已经如上面在图9中所述地那样经过处理的试样S的图像I16，并且该图像I16已经根据对在每个焊接点边缘上的相距最远的两个点之间的距离的计算结果进行了标记。此计算基于保存的映射矩阵。(最大费雷特直径)。每个已经被计算的焊接点W的区域也被显示出来。此区域允许计算具有与焊接点相同面积的圆的等效直径。(Waddle圆盘直径)。然后，可以计算出最大费雷特直径和Waddle圆盘直径的比值。采用LabVIEW视觉开发模块可以开发和执行该图像处理算法。LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringworkbench)(实验室虚拟仪器工程平台)是来自美国国家仪器公司(NationalInstruments)的用于可视化编程语言的系统设计平台和开发环境。LabVIEW视觉开发模块为开发者提供了许多基本的图像处理功能，以用来执行他们的图像处理算法。

用于对由三台照相机14A、14B和14C中的每一台照相机获取的图像进行处理的处理算法可以是相同的。图11为表示图像处理算法的执行功能中所涉及的步骤的高级流程图。在步骤60开始，操作者选择所希望的图像处理操作。如果选择的操作为在步骤64测量焊接点，则操作者在步骤66中输入试样的识别号码以及试样的规格。在步骤68，焊缝测量系统10于是开始通过致动照相机14A、14B和14C而获取图像。在于步骤68中获取图像之前，在步骤67中取回用于曝光时间和颗粒过滤参数的预定值。然后，在步骤70中进行图像修正。步骤71调用图12的流程图上所显示的功能。如图13所示，在步骤72进行图像处理。如图14的流程图所示，在步骤74执行图像处理，之后是输出经过处理的图像的步骤75。在步骤76中生成报告，并随后在步骤78终止处理。在操作者对步骤64中的测量焊接点不感兴趣的情况下，进行步骤84中的获取用于校准的图像80的其他选项。这需要在步骤82中再调用校准条的原始图像。然后，在步骤86中将经校准的图像模板存储在硬驱动器88或其他存储器上。

图12展开了与获取经修正的图像71相关联的步骤。在步骤90中选择感兴趣的矩形区域(ROI)，并且在步骤92中输出带有重叠的感兴趣区域的图像。然后，操作者在步骤94中输入行号和列号。这导致在步骤96中计算行和列之间的平均间距Dy和Dx。随后，在步骤98中，图像被设定从灰度到二值化的阈值。在步骤100中充填孔洞，并且在步骤102中消除边界颗粒。通过在步骤104采用颗粒过滤参数的预定值，在步骤106中过滤掉具有大的伸长区域的颗粒。在步骤108中过滤掉具有大伸长区域的颗粒，并且在步骤110终止处理。

图13示出了用于经过预处理的图像72的展开的流程图。在步骤112中，图像被乘以255二值数以灰度化。在步骤114中，创建一个反向图像。在步骤116中，图像叠加有感兴趣的区域以及所提供的行、列。在步骤118中，图像被除以255灰度以二值化。在步骤120进行罗伯特边缘检测，并且在步骤122输出具有叠加的焊接点边缘的图像。在步骤124中，在每个焊接点边缘上检测最大费雷特直径的始点和终点，并在步骤126中输出带有叠加的焊接点和最大费雷特直径的图像。采用来自硬驱动器88的保存的校准图像模板，在步骤128中计算最大费雷特直径。然后，在步骤130中计算Waddle圆盘直径，并且在步骤132终止处理。

图14示出了与显像经处理的图像75相关的展开的流程图。在步骤134中，检测出最大费雷特直径以及在每个焊接点边缘上的始点和终点。这导致在步骤136中计算最大费雷特直径的中心点(COF)的X和Y坐标。在步骤138中，通过采用保存的校准图像模板140来计算最大费雷特直径。在步骤142中，相同的经校准的图像模板140还被用于计算Waddle圆盘直径。随后，在步骤144中计算最大费雷特直径和Waddle圆盘直径之间的比值。采用先前在步骤136中计算出的最大费雷特直径中心点的X和Y坐标以及在步骤150中计算出的行和列之间的平均间距Dy和Dx，在步骤148中计算Cx＝floor(X-坐标/Dx)，并在步骤152中计算Cy＝floor(Y-坐标/Dy)。然后，在步骤146中将最大费雷特直径和比值存储到Excel电子表格单元(Cx，Cy)。

图15示出了具有允许操作者输入诸如试样编号、规格、曝光、最小D、最大D和过滤尺寸等字段的图形用户界面屏幕GU1。显示GU1的上部UP示出当开始图像捕获时将要获取的试样图像。对应于照相机14A、14B和14C的视野分别显示出三个明显的部分I17、I18和I19。每个图像I17、I18和I19被用红色标出。显示的中间部分IP显示对应于图像I17、I18和I19的焊接点的被处理图像的行和列。

图16A、16B和16C示出了三个不同试样(即，1.0mm规格薄板、2.0mm规格薄板和2.5mm规格薄板)的图形用户界面显示GU2、GU3、GU4的上部UP1、UP2、UP3和中间部分IP1、IP2和IP3，所述试样已经被焊接并随后被分开以测量焊缝尺寸。可以理解，被焊接的材料的规格影响焊缝W的尺寸，也就是说，规格越厚，焊缝越大。

图17A、17B和17C示出了以图表形式呈现的焊缝直径的报告。该图表显示出为每个成像的试样统计的焊点数目以及那些焊点的直径，计算平均直径和标准偏差，所有的这些都被显示出。

测量系统10由软件和硬件构成。硬件系统包括线性漫射圆顶LED灯18，三台GigE照相机14A、14B、14C，用于放置试样S的、带有专门设计的夹子20F的托盘台20T以及用于图像获取、处理和报告生成的计算机32。可以提供用于数据传输的网络开关。软件系统包括用于图像校准的界面GU1和用于系统安装、图像获取和处理的界面。用于检验的试样S可以被简单地放在托盘台20T上并被夹紧，这样使得照相机14A-C可以同时拍摄试样S的不同部位的三张图像。图像处理步骤测量焊接点W并以电子表格的形式自动地生成报告。线性漫射圆顶LED灯18消除图像饱和并增强反射铝薄板上的对比度。

覆盖整个试样S的三台照相机14A、14B、14C允许单个测量操作，该操作一次测量所有的焊接点，并保持高的测量精率和低的变形。可滑动的试样支架20使试样S能够为图像获取而方便地加载和定位。托盘台20T、试样夹具26和夹指26F有助于将试样S容易地安置在焊缝测量系统10上。夹指26F保持试样S平坦并增强测量精度。具有不同规格和圆点图形的未焊接面板的校准试样SC的使用补偿了由图像扭曲和规格厚度差异所带来的测量误差。焊缝测量系统10可以容纳具有不同构造(焊接点数量、行和列)的试样S。系统10的图像处理步骤减小了由来自点焊的圆环效应(ringeffect)的图像所引入的测量误差。图像处理基于焊接点的最大直径和等效直径之间的比值而对焊接点几何形状采用定性和定量方法。系统10能够具有高的可重复性、准确性、几乎同时地100％检测，而标准的手动方法典型地只能测量所形成的焊缝的4％。

本文所披露的系统10可以有利地与如下所述申请中所公开的设备结合使用，即，该申请与本申请同时提交并由本申请的受让人拥有，其发明名称为“PeelingApparatusandMethodforSeparatingWeldedLayer”，该申请在此以引用的方式整体并入本文。为了检测焊缝和测量其尺寸，前述设备可以被用于分离多个焊接的薄板。由于前述设备将薄板分离并留下至少一个具有大致为平坦构造的薄板，其还可以例如通过在压力机中压紧分离的薄板或使其经过压紧辊而容易地被进一步校直以提供基本扁的形状。如上所述，扁平的试样有助于一致的成像，这归因于从焊接点到给它们照相的照相机14A、14B和14C之间有一致的距离以及一致的焊接点取向。

可以理解的是，本文所描述的实施例仅是示例性的，本领域技术人员在不偏离所公开的主题的精神和范围的情况下可以作出多种变化和修改。例如，定位元件20P可以以定制的方式被设置在托盘20T上，以接收特定用户的试样S尺寸。系统10可以适于用机器人自动地加载/卸载，以及试样夹持的自动化和为成像而使试样支架移动的自动化，这可以通过在计算机(如计算机32)的控制下由电动机来实现。可以采用具有不同形状的灯组件18，如圆顶灯。可以修改图像处理算法以获得更好的对比度，等等。所有此类变化和修改都旨在包含在本申请的范围之内。

Claims (22)

1.一种用于检测具有至少一个连接人工制品试样的设备，包括：

能够照亮试样的灯；

能够捕获所述试样的数字图像的照相机；

能够从所述照相机接收所述试样的所述数字图像且用图像处理程序编程的计算机，所述图像处理程序能够对所述连接人工制品进行测量并能够将测量结果报告给用户。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括用于以彼此相对的方式保持所述灯、所述照相机和所述试样的机架。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述机架包括能够将所述试样支撑在所述照相机和所述灯前方的工作台。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述机架还包括能够将所述试样压紧在所述工作台上的试样夹具。

5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述试样夹具包括多个向内延伸且安装在如下所述的框架上的夹指，即，所述框架能够在位于所述试样上方的位置和将所述试样压紧在所述工作台上的位置之间有选择地定位。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述工作台可滑动地连接到所述机架上并且能够采取位于所述照相机下方的位置和远离所述照相机的位置，后一位置允许将所述试样放置在所述工作台上，由所述夹指压下并随后滑动到所述照相机的下面。

7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述灯具有一个带孔的柔光罩，所述照相机的镜头可以通过该孔伸出。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述照相机是第一照相机，并且还包括至少一个额外的照相机以限定多个照相机，并且其中所述柔光罩上具有多个允许所述多个照相机中的每一个照相机的镜头从中穿过的孔，所述多个照相机中的每一个照相机能够在该照相机的视野内获取所述试样的一个图像，而每个照相机的所述视野不同于所述多个照相机中的其他照相机的视野。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述多个照相机包括至少三台照相机。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述连接人工制品是点焊的人工制品，并且进一步包括一个校准用标准，该校准用标准的尺寸允许其在放置所述试样的同时被放置在所述工作台上，而且该校准用标准具有多个接近点焊图形的分隔开的点。

11.一种用于检测具有至少一个连接人工制品的试样的方法，包括：

照亮所述试样；

用照相机获取所述试样和所述连接人工制品的数字图像数据；

将来自所述照相机的所述试样的所述数字图像数据接收到用图像处理程序编程的计算机中；

对所述图像数据中所代表的所述至少一个连接人工制品进行测量；以及

将测量步骤的结果报告给用户。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述计算机在获取步骤中控制所述照相机，包括控制所述试样的曝光持续时间。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括在获取步骤之前将涂料施加到所述至少一个连接人工制品上的步骤，所述涂料能够增加所述连接人工制品与贴近该人工制品的所述试样的其他部分之间的对比度。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括在获取步骤之前修平所述试样的步骤。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，进一步包括用所述照相机获取校准用标准的数字图像数据并将所述校准用标准的所述数字图像数据接收到所述计算机中，以及进一步接收关于所述校准用标准上的图形的尺寸数据并将该尺寸数据和所述数字图像数据进行比较，然后计算修正矩阵以补偿所述图像数据与所述尺寸数据的偏差。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括在获取步骤中将所述修正矩阵应用到与所获取的所述样品的所述图像数据相关联的图像数据上的步骤。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，进一步包括在获取步骤中在所获取的所述数字图像数据中选择感兴趣的区域并从所述图像数据中过滤无价值区域的步骤。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括探测所述人工制品的边缘并计算该人工制品的区域和最大费雷特直径的步骤。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，进一步包括如下所述的步骤：确定所述试样的所述图像数据的灰度值相对预定的阈值标准的临界值；填充所述图像数据中的孔洞；以及用小于或等于所述阈值的值消除颗粒。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述至少一个人工制品是多个焊缝的人工制品，并且进一步包括生成有关焊缝人工制品的区域的测量数据的报告。

21.一种用于检测具有至少一个连接人工制品的试样的方法，包括：

将具有图形的校准用标准定位在照相机之前；

照亮所述校准用标准；

用所述照相机获取所述校准用标准的数字图像数据；

在计算机中接收所述校准用标准的所述数字图像数据；

在所述计算机中进一步接收关于所述校准用标准上的所述图形的尺寸数据；

将所述尺寸数据和所述数字图像数据进行比较，然后计算修正矩阵以补偿所述校准用标准的所述图像数据与所述校准用标准的所述尺寸数据的偏差；

将所述试样定位在所述照相机前；

照亮所述试样；

用所述照相机获取所述试样和连接人工制品的数字图像数据；

在用图像处理程序编程的计算机中接收来自所述照相机的所述样品的所述数字图像数据；

在获取步骤中将所述修正矩阵应用到与所获得的所述样品的图像数据相关联的图像数据上；

在所述样品的所述图像数据中识别感兴趣的区域；

确定所述样品的图像相对于标准值的临界值；

从所述样品的图像中过滤无价值特征；

探测所述至少一个连接人工制品的边缘；

测量所述图像数据中所代表的所述至少一个人工制品的区域；以及

将测量步骤的结果报告给用户。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述测量步骤包括通过识别在所述连接人工制品边缘上的两个距离最远的点之间的距离来计算最大费雷特直径；确定所述连接人工制品的区域；计算与所述连接人工制品具有相同面积的圆的Waddle圆盘直径并计算最大费雷特直径与Waddle圆盘直径的比值。