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材料工件被磁化后，由于不連續性的存在，使工件表面和近表面的磁力線發生局部畸變而產生漏磁場，吸附施加在工件表面的，在合適的光照下形成目視可見的磁痕，從而顯示出不連續性的位置、大小、形狀和嚴重程度。當強度均勻的射線束透照射物體時，如果物體局部區域存在缺陷或結構存在差異，它將改變物體對射線的衰減，使得不同部位透射射線強度不同，用一定的檢測器（如膠片）檢測透射射線強度，就可以判斷物體內部的缺陷和物質分布等，從而完成對被檢測對象的檢驗。
超聲波進入物體遇到缺陷時，一部分聲波會產生反射，接收器可對反射波進行分析，就能地測出缺陷來，并且能顯示內部缺陷的位置和大小，測定材料厚度等。利用磁光傳感器獲取緊密對接微間隙(0～0.1mm)焊縫磁光圖像.針對傳統形態學圖像處理方法檢測微間隙焊縫時容易出現邊緣細節丟失的問題和存在檢測精度不高的缺點，在四個不同方向上各選取三種不同尺度的結構元素，應用多尺度多結構元素形態學方法提取微間隙焊縫邊緣信息，并與小波邊緣檢測和Sobel邊緣檢測結果相比較.在激勵磁場變化情況下進行三組試驗，分別采用多尺度形態學算法和傳統形態學算法提取焊縫中心位置.結果表明。
多尺度多結構元素形態學算法能更有效地檢測出微間隙焊縫中心位置，為緊密對接焊縫的識別與跟蹤控制提供試驗依據.激光焊接因具有焊接速度快、焊縫熱影響區小和深寬比大等優點被廣泛應用于汽車、造船和航空航天等領域.為保證焊接質量，在焊接過程中必須控制激光束始終對中并跟蹤焊縫在焊縫跟蹤系統中使用廣泛的是結構光視覺傳感法，但該方法難以檢測間隙小于0.1mm的微間隙焊縫.磁光成像是一種可用于緊密對接焊縫檢測的新方法，其理論基礎是法拉第磁旋光效應.通過磁光傳感器采集緊密對接焊縫圖像，分析焊縫在磁光圖像中的特征，從而檢測出焊縫中心位置.由于焊縫磁光圖像存在噪聲且對比度較低，應用常規圖像處理難以檢測焊縫邊緣細節.為此采用多尺度形態學優化方法。
對焊縫磁光圖像進行分析和識別.數學形態學是一種非線性圖像處理和分析方法，其邊緣檢測的基本思想是用具有一定形態的結構元素去度量和提取圖像中的形狀.單一結構元素形態邊緣檢測算子的性能取決于結構元素的大小，小尺度結構元素去除噪聲能力較弱，但能檢測到較多邊緣細節.大尺度結構元素去除噪聲能力強，但會丟失邊緣細節，在邊緣定位上出現偏差.而多尺度形態學作為一種優化方法，可較好地實現濾波去噪和圖像邊緣檢測.試驗系統包括光纖激光YAG焊接機和裝有夾具的三軸運動工作臺，結構如圖1所示.兩塊150mm×49mm×1.5mm的低碳鋼焊件形成緊密對接焊縫.磁場勵磁器固定于焊件下方，通過外加磁場使焊件磁化.
磁光傳感器置于焊件上方并與激光頭保持相對固定.試驗時激光頭斜跨焊縫中心位置運動，磁光傳感器圖像采樣速率為25f/s.當焊件被磁化后在表面產生感應磁場，焊縫間隙處感應磁場的垂直磁場分量將發生變化，根據法拉第磁旋光效應，磁光傳感器在該磁場的作用下可獲取含有緊密對接焊縫位置信息的磁光圖像.圖2a為焊件實物圖，圖2b為磁光傳感器采集的一幅焊縫磁光圖像.圖2a中放大圖分別為激光頭左偏和右偏焊縫時的圖像，由焊接機內置同軸攝像機拍攝.但激光焊接過程中存在強烈輻射，因此同軸攝像機在焊接過程中無法用于識別和檢測緊密對接焊縫.焊縫中心位置可通過分析焊縫磁光圖像特征來獲取.數學形態學的基本算法有四個：膨脹、腐蝕、開運算和閉運算，其中膨脹和腐蝕為基本的兩種算子，可自由組合成其它多種形態學算子.設f(x,y)為輸入圖像，B(x,y)為結構元素，膨脹和腐蝕定義如下[6].
傳統形態學算子為單尺度形態梯度算子，不僅對噪聲很敏感，而且因為使用單一結構元素只能提取某一個方向上的邊緣，影響了邊緣檢測的精度.多尺度多結構元素的形態算子能很好地克服單尺度算子的缺陷.多尺度算子中的小尺度結構元素能準確定位焊縫邊緣并反映更多的邊緣細節，大尺度結構元素則能反映大的焊縫邊緣輪廓并較好地抑制噪聲干擾，不同的結構元素又能檢測不同方向上的邊緣.因此多尺度多結構元素形態算子能提取出更的焊縫邊緣并有效抑制噪聲.對一幅焊縫磁光圖像經過灰度轉換、灰度增強和形態濾波等預處理后，根據多尺度形態算子分別在四個方向上提取多尺度邊緣.
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