平焊时，焊缝处于水平位置，操作技术容易掌握，采用焊条直径可大些，生产效率高，但容易出现熔渣和铁水分不清的现象。焊接所用的运条方法均成直线形，焊件若需两面焊时，焊接正面焊缝，运条速度反应慢些，以获得较大的深度和宽度；焊反面焊缝时，则运条速度要快些，使焊缝宽度小些。

立焊和横焊时，由于熔化的金属自重下淌，产生未焊透和焊瘤等缺陷，所以要用较小直径的焊条和较短的电弧焊接。焊接电流要比平焊时小12%。

仰焊操作难度高，焊接时要采用较小直径的焊条，用最短的电弧焊接。

根据焊件外观尺寸测量及缺陷分布的特点，焊件外观检测系统主要实现以下功能:

1)外观采集实现多角度白动化采集。为了实现焊件外观尺寸的白动化计算，需要对整个焊件的进行全方位的图像采集，进而根据不同的图像的特征进行相应参数的计算及缺陷评级;

2)采集图像的特征处理。图像处理是实现白动检测的重要步骤之一，只有将采集到的图像进行相应的处理才能得到所需的参数，进而得相关构件外观参数和缺陷类别及等级;

3)焊件信息的管理及查询。为了实现用户对相关构件信息的查询，需在系统中开发相应的数据实时储存查询功能。并应使系统支持模糊查询功能，以提高系统的查询效率。同时，采集到的图像也应当随相应信息分类保存;

4)系统管理与维护。为了确保储存信息的安全性及可靠性，需对不同的用户的设置不同的权限，并提供相应的数据备份与还原功能，以免用户的误操作导致信息丢失。

焊缝外观检测系统需得到焊件表面数字化图像，因而该系统的图像采集需以硬件为基础。同时，为了适应生产白动化的需求，系统的机构也应能实现白动化、智能化地采集图像。

为了使得机构可以对焊件表面的焊缝尺寸及表面状况进行全方位的检测，需要摄像机对焊件进行至少两个视角的图像进行采集。因此，该机构需要实现白动的正反90°的旋转，以实现对焊件正面及侧面图像的采集。

机构的白动正反转功能将由PLC进行控制实现。用户可以根据需要，在该系统的交互界面中设定旋转周期，那么该系统将会把用户设定的参数传递给PLC控制模块中的控制地址，对PLC供电周期进行调节，以实现该机构的正反90°的旋转，进而通过CCD摄像机对构件进行所需要的图像采集。同时，该系统也可通过用户交互界面的控制按钮对机构进行实时控制，以满足用户实时监测的需求。

焊件外观检测系统通常包括以下几个模块:图像采集控制模块、图像处理模块、参数计算及缺陷评定模块、信息管理模块、系统维护模块。

模块分图像采集控制模块

为了实现焊件表面焊缝尺寸的计算及缺陷的评级，首先需要对焊缝表面状况进行数字化采集，因此该系统中需设计控制图像采集方式的功能，以便实现系统的自动检测功能。模块该模块中，设计有两种图像采集方式:单张采集及连续采集两种方法。

单张采集的目的是实现焊后焊件相关尺寸的计算，验证相关参数是否达到设计要求;连续采集的目的是实现焊后焊件表面质量的监测，一旦发现表面存在缺陷，系统将会报警，并白动切换至单张采集模式，对该段的焊件表面状况进行采集，同时对表面缺陷进行评定。

该模块还可以实现远程控制摄像机的转动功能。用户可根据白身的需要控制采集摄像头的正反90。的旋转，以满足对焊件全方位的监测。

图像处理模块是实现焊件表面尺寸计算及缺陷识别的基础，系统须将采集到的图像的进行必要的图像处理过程，才能得到所需的焊件参数。

一般的图像处理过程包括图像的预处理、图像的分割、目标区域特征的提取等过程。

通常情况下，经由数模转化得到的焊件表面图像具有灰度区问窄、缺陷边缘模糊、图像噪声多等特点「们，这些不利的因素将会影响到图像分割结果的准确度，进而影响到最终结果的分析与评定。因此，对图像处理前需先对图像进行预处理过程，减小干扰因素的影响，提高图片的质量，为后续处理工作做好基础。

预处理过程通常包括以下四个过程:色彩度转换、图像降噪、图像增强等过程。色彩度转换一般是将非灰度图转化为灰度图，以提高系统的处理速度;图像降噪主要是因为经采集到的图像中通常会含有一些噪声信息，这些信息通常无规律的存在于图像中，对后续图像处理进行干扰，因此需对图像进行降噪处理，一般的降噪方法有均值滤波器、中值滤波器、形态学滤波器及小波去噪等方法;图像增强的目的是将图像中目标区域的边界强化突出，增大边界像素与周围像素的对比，提高图像分割准确性。本文拟采用均值滤波的方式进行去噪处理。

图像分割是将目标区域从背景信息中分离出来的重要的一步。由于焊件表面存在大量的目标信息，直接对图像计算不仅会造成处理速度的降低，同时也将造成大量目标区域信息的误读。因此，为了提供准确的目标区域，将所需的目标区域从背景中提取出来就显得尤为重要。

目前，常用的分割方法有基于阑值的分割方法、基于区域的分割方法，基于边缘的分割方法以及基于特定理论的分割方法等。由于分割对象的不同，没有哪种分割方法是普遍适用性。因此，在进行图像分割时，需要根据图像的特点，选择对该特点更加适用的算法进行分割。采用基于特定理论的分割方法。

由于CCD摄像机采集到的原始图像存在对比度不高，光照不均匀，背景起伏大等特点，使得进行完分割后的图像存在有多个目标区域，因此需要将各个目标区域分割开来，以实现单独计算。目前，常用的提取方法分两大类:一是根据不同焊缝缺陷图像的列灰度波形进行分析研究，根据图像的列灰度曲线特征对进行目标区域边缘进行定位;另一种方法是图像剪影法，该方法是通过重建背景区域，将重建图像与分割的图像进行差值，进而得到相关目标区域。这两大类方法各有各白的优缺点，要根据图像的质量和特点灵活选用。采用图像剪影的方法进行目标区域的提取。

参数计算及缺陷评定模块

经过图像处理模块处理后的目标区域，已基本从图像中背景区域中分割出来，进而就可以根据设定好的计算方式对目标区域特征值进行计算，特征值也将为目标区域的分类提供重要依据。根据GB6417-86《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》对焊缝的六大缺陷进行的定义和描述，设定表面缺陷的特征量。

表面焊缝的表面缺陷的分类也是焊件外观检测系统的核心部分。缺陷分类模块采用基于专家系统的推理机进行缺陷分类。首先将目标区域特征中的特征量作为推理选择条件，输入到专家系统中进行分类参考值，专家系统将会根据已建立的推理准则对所选条件进行判断，并将推理结果赋以置信度已供用户参考。如果发现其判断结果有所异议，用户就可以根据实际情况修改推理结果，并根据提示填写相关内容，补充相关推理准则，以便提高分类准确性。

信息管理及系统维护模块

该模块具有实时记录计算结果的功能，模块将系统计算得到的数据分类保存，同时，为用户提供信息的查询、修改、删除、更新、打印等功能，并在模块中建立信息缓存库以供人机信息的交换。人机交换界面不仅能够方便用户实时查阅信息，而且可快速查阅信息记录，为生产提供相关参考依据。同时，该模块还可以根据需要生成标准的规定格式的检验报告，以供检验员存档。

模块中的系统维护功能可对用户进行权限分配。权限的分配可以保证系统使用的安全性，避免用户因为误操作而导致重要信息的丢失。同时，使不同类型的用户从不同的信息通道进行信息访问，保证在多用户同时使用系统时，信息仍可传输流畅。系统运行过程中也会产生的信息冗余，用户可采用管理员模式登陆数据交换区，将数据信息进行整理，达到系统“瘦身”的目的。

以上系统地阐述了焊件外观检测系统的设计与开发过程，通过对系统各模块的介绍，阐述了该系统具有的功能。通过对系统图像处理过程的详细介绍，可看出该系统可实现计算和评定目标区域的目的，进而实现智能化检测系统的构建。系统设计的信息进行查询、修改、删除、储存及打印等操作，是为了方便用户的使用，体现了系统的友好性。