激光拼焊作为一种先进的焊接技术,在汽车车身制等造领域中有着重要的应用,焊缝质量直接关系到车身的刚度和安全性,因此研究激光拼焊焊缝质量检测方法具有较好的实际意义。本文依托国家自然科学基金项目《基于多视觉特征融合的激光焊接质量检测与直接式控制方法》,采用结构光视觉检测技术,旨在设计一套视觉检测系统对激光拼焊焊缝几何形貌进行检测,主要研究工作如下:(1)介绍了线结构光视觉测量原理,建立了线结构光视觉测量模型。根据激光拼焊焊缝特点,对传感器的组成硬件进行选型,设计了焊缝几何形貌检测传感器,并对传感器的测量精度影响因素进行分析,介绍了传感器的标定原理,给出了一种基于支持向量机的直接标定方法。(2)针对不等厚焊缝图像,首先进行图像预处理操作,包括ROI的自动提取、滤波去噪、灰度级形态学处理的背景补偿、阈值分割和结构光条纹的提取。提出一种基于斜率分析法的二值图像去噪方法,能够在结构光条纹断裂的情况下,有效去除二值图像中的噪声干扰。对多种条纹中心线提取方法进行分析,采用改进的灰度重心法实现了条纹中心线的亚像素提取,并进行了线性插值和滤波平滑的后续处理。最后根据结构光条纹畸变特征,提出一种基于迭代的焊缝边界特征点识别方法,能够准确稳定地识别焊缝左右边界特征点。(3)针对等厚焊缝图像中结构光光纹畸变特征不明显,无法准确识别焊缝区域的问题,依据焊缝纹理特征信息,提出一种基于BP神经网络的焊缝识别方法。首先,分析并提取焊缝区域和非焊缝区域差异明显的纹理特征;其次,训练BP神经网络模型,对焊缝进行粗识别;最后,采用直方图均衡、均值平滑、阈值分割、投影法精确提取焊缝左右边界位置,进而可以准确提取焊缝左右边界特征点。(4)搭建了实验平台,依据结构光条纹中心线和特征点,结合焊缝质量检测标准,计算得到焊缝宽度和错配,并设计了焊缝宽度和错配的测量精度验证实验,验证了测量方法的精度与可靠性。设计了焊缝几何形貌检测软件,可以实现焊缝几何形貌检测结果显示。最后,对已开展的研究工作进行总结,并对今后的研究工作进行展望。