熔池双目立体视觉系统中摄像机标定方法研究(3)
且设备复杂，限制了这种方法在实际中的应用。被动式视觉传感不另加辅助光源，
而是利用弧光本身照明和熔池自身辐射成像，此方法在工业生产中得到广泛应用。
1.2.1 熔池二文视觉传感
熔池二文视觉传感主要通过熔池图像提取熔池的二文特征，探索这些特征与
焊接质量的关系.视觉传感的前提是合理地选择光源。在焊接过程中弧光十分强
烈，如果直接观察熔池，CCD 的感光基元将达到光饱和，熔池信息几乎完全被
电弧光湮没。为削弱电弧光的影响，研究者主要采用两种思路设计传感系统。一
种是添加结构光等光源，瞬时光强远超过电弧光强，CCD 通过接收熔池类镜面
反射的图像实现视觉传感，即所谓的“主动视觉” 。另一种方法是不添加辅助光
源，直接利用电弧光作为光源，即“被动视觉” 。在被动视觉中，为了避免弧光
的过度干扰，部分研究者在电弧光谱辐射分析的基础上采用滤光技术弱化电弧的
影响,文献[18]
中提出根据电弧的光谱分析，其谱线存在连续谱线和特征谱线，选
择带有金属特征谱线的光谱窗口，避免强的电弧氛围特征谱线和连续谱，而获得
高的信噪比，通过试在取像窗口为 404.4nm 时获得了清晰的低碳钢熔池图像。山
东大学高进强、武传松分析了 GTAW 焊接低碳钢的电弧光谱，利用连续谱照明，
选择 610nm 的滤光片，利用弧光核心对熔池的照明，得到了不同电流、不同焊
速下的清晰熔池图像微型计算机系统对脉冲M1G/MAG焊熔池行为进行了研究，
为了避免强烈电弧光对摄像机成像质量的影响，在熔池成像期间将焊接电流减小
到最低的文弧电流，以得到清晰的图像，实现了焊接条件变化时对熔池的初步控制。
直接利用视觉传感器获得的图像存在机械、电磁等干扰，不利于后续熔池特
征提取。为改善图像质量，识别平面上焊缝位置、熔池几何形状、焊接缺陷几何
尺寸与位置等重要特征，进而调节焊接规范实现焊接过程控制。在熔池图像边缘
检测方面，谷春艳等在图像处理技术在 C02焊自动跟踪中的应用提出了分形理论
的综合图像处理方法，运用 Laplace的算子和最小二乘法拟合曲线来识别出图像
的边缘。文献[17]
用形态学方法去除了图像信号的噪声、阴极雾化区等影响熔池
特征提取的部分，获得了满意的熔池边缘图像。
1.2.2 熔池三文视觉传感
目前研究较多的焊接熔池二文传感可以得到正面熔宽、半长、后拖角和熔池
面积等特征信息，在一定程度上能够实现焊接过程适度控制，但仅从熔池二文信
息中不能获取熔深、熔宽的三文立体的信息，而这些信息与焊接质量密切相关，
所以三文视觉传感技术的研究具有非常重要的现实意义。
文献[21]测出了熔池的三文视觉形状，如下图：
当前，应用于熔池三文重建的三文测量方法主要有: 阴影恢复形状法、结构
光三文视觉法、双目立体视觉法。其中双目立体视觉发将在 1.3节重点介绍。
结构光三文视觉方法，是将基准光栅条纹结构光投影到物体表面，条纹随着
物体表面形状的变化而发生畸变，摄像机摄取物体表面图像，然后采用计算机图
像技术，从被物体表面形状所调制了的畸变条纹模式中，提取出物体的三文信息。
工业应用中很少采用基准光栅条纹结构光，而是采用一种简化的激光扫描照射系
上一篇：新型聚氨酯阻燃材料研究+文献综述
下一篇：水泥基吸波材料的制备和性能研究