石油长输管线用焊管对其焊缝质量要求很高,不但要保证焊缝有良好的强度和冲击韧性,而且还需要具备良好的耐蚀性。目前,主要给焊管表面涂敷一定厚度的防腐剂的工艺方法来保证母材和焊缝表面的耐蚀性。实际生产表明,焊缝成形的好坏直接决定其表面防腐层的涂敷厚度及其防腐效果。因此,研究一种焊缝成形自动检测技术,不仅为评判焊缝成形情况提供了一种科学的评价方法,同时也为焊缝进行后期防腐处理工艺过程提供了基础数据,对保证防腐效果和降低防腐成本具有重要意义。本文以双目立体视觉系统获取的埋弧焊焊缝表面视觉图像为信息源,探索了一种实现焊缝成形的数字化评判方法。主要内容包括:(1)搭建了一套基于计算机的可用于检测焊缝成形的双目立体视觉试验系统。该系统可以实现焊缝图像的采集、显示、存储及图像处理、参数提取等多种功能。(2)为了建立图像像素位置与三维场景位置间的关系,简化摄像机模型,分别对视觉系统进行了标定与校正。采用Tsai二步法对摄像机进行了标定,获取了两摄像机的内、外参数及投影矩阵。根据投影矩阵的变换校正了摄像机模型,使其理想化,大大简化了后期计算。(3)通过焊缝图像的分割技术,实现焊缝平面信息(焊缝的长度和宽度)的表征。首先,采用灰度归一化和高斯滤波方法对焊缝图像进行预处理;其次,选用二次动态阈值的方法实现焊缝的分割;最后,采用形态学处理中的闭运算对分割出的焊缝区域二值图像进行平滑和填充处理。最终提取的焊缝平面轮廓与实际基本吻合,能很好的反映焊缝的平面信息。(4)基于双目立体视觉实现焊缝高度信息的表征。针对选用的基于灰度的相关匹配方法,对影响立体匹配的几点因素:相似性测度函数、匹配窗口和相似性阈值等进行了对比分析,探索了一种可以获取焊缝图像立体匹配最佳算法及参数的方法。基于该方法对焊缝表面进行三维重建,焊缝表面每一点的余高都可在重建图像上直观地反映出来。(5)研究了焊缝成形的参数化表征方法。首先,提取了焊缝的宽度、余高和过渡角等成形参数。其次,确定了焊缝成形的评价指标:σB(焊宽标准差)、σc(余高标准差)、αL(焊缝左侧过渡角)、αR(焊缝右侧过渡角)、ψ(熔宽比),计算结果与实际焊缝成形对比表明:提取的数字化评价指标可以作为评价焊缝成形的量化指标。最后,基于焊缝成形参数(指标)及现今通用准则制定了焊缝成形的评价体系表,可实现对焊缝成形的综合评判。