焊接作为一种发展比较成熟的材料成型工艺,一直以来广泛应用于汽车、航空航天、机电设备制造、石油化工等众多领域。为了保证焊接产品的使用安全,往往需要在焊后对焊缝的外观质量进行一定的检测与评估。到目前为止,上述过程主要依赖于有检测经验的专业人员通过目测或使用焊缝检测尺等测量工具来实现。这种人工检测方法不但效率较低,而且检测精度很大程度上依赖于检测者自身的素质和能力,具有较大的主观性。随着对产品焊接质量要求的不断提高,传统的外观检测手段已无法满足现代焊接生产的需求,自动化、智能化的焊缝外观质量检测与评估已经成为行业发展的必然趋势。本文根据对接焊缝和角焊缝的结构特点,开发了基于二维激光测距传感器的焊缝外观质量检测与评估系统,可对一定尺寸的对接焊缝或角焊缝的外观质量实现非接触、高精度、智能化的检测与评估。检测装置由工业计算机、伺服电机、电机驱动模块、二维激光测距传感器等部分组成。检测软件主要包括运动控制、检测控制、几何尺寸定量计算、外观质量评估等模块。检测过程中,伺服电机在工业计算机的控制下带动二维激光测距传感器对被测焊缝的表面进行非接触式扫描,以轮廓线为单位获取焊缝表面的几何信息,通过系统内置的专用算法对焊缝表面的轮廓数据进行处理,自动计算焊缝熔宽、余高、角变形量等几何参数,并提取咬边、焊瘤、烧穿等表面缺陷信息,最终依照相关焊接质量标准对被测焊缝的外观质量进行定量化评估。为满足实际工程应用需求,本文系统研究了传感器重复精度、被测焊缝的表面状态、检测时试件的倾斜程度、算法参数的设置等因素对检测精度的影响及解决措施。试验结果表明,对于焊缝的宽度及余高等外观参数,检测精度最高可达0.1mm;对于焊接角变形量,检测误差最高可控制在1°以内。为提高检测精度,应保证检测环境的稳定性,避免环境光线对传感器所发射的激光造成干扰,保持传感器投光面和受光面的表面清洁,尽量将被测焊缝水平放置,并根据需要合理地设置距离阈值L等算法控制参数。焊缝轮廓检测结果表明,本文所提出的焊缝外观质量检测与评估方法能够稳定实现对接焊缝和角焊缝外观质量的智能化检测与评估,获得比较精确的检测结果,对于改进焊接工艺、提高焊缝质量具有较大的现实意义。