在轮船、汽车、航空航天等领域越来越多的应用高强度薄壁金属，因其具有减轻结构重量，提升动力，节省能源等优点。但是由于薄壁金属焊接结构的特点，在焊接过程中容易产生失稳变形，即薄壁结构在焊接残余压应力的作用下在刚性较小的结构，纵向压应力超过临界失稳应力造成局部失稳而引起的波浪形变形。这将严重影响焊接构件的质量，给产品带来安全隐患。而传统测量手段的不足无法准确测量焊接过程中的位移变形和应变，因此无法准确掌握焊接变形规律。针对这类问题的研究无疑会对制造行业和相关学科研究具有重要的理论意义和工程应用价值。对光学非接触方法中的一些关键技术问题进行了研究，开发出三种完整的测量焊接失稳变形的检测手段，能够针对焊接变形进行表面关键点静态检测，表面轮廓全局静态检测，表面全场动态应变变形检测。主要研究工作的内容和所获成果有：（1）提出一种焊接失稳变形关键点比对测量手段。对基于工业近景摄影测量系统的静态变形系统进行了理论研究，改进搜索匹配算法提出了深度搜素算法，能够使得标志点的粘贴不再限制于变形量，能够针对薄板表面关键点进行变形测量。使用静态变形系统进行焊接失稳变形测量实验。（2）提出一种焊接变形三维轮廓点云比对测量手段。对三维光学面扫描技术和点云融合进行理论研究，提出基于约束搜索球的点云与CAD模型比对算法，能够将焊接变形前后薄板表面的点云经过数据处理进行比对分析，从而得到失稳变形量。使用三维光学面扫描和点云比对软件进行焊接失稳变形测量实验。（3）提出一种焊接失稳变形全场动态应变测量手段。对基于图像相关法和双目立体视觉技术的三维数字散斑动态应变测量系统进行研究，提出基于种子点的散斑图像匹配算法，提高图像匹配精度。使用三维数字散斑系统对焊接失稳变形进行300mm×200mm和64mm×48mm两个幅面的测量实验。关　键　词：焊接失稳变形；光学非接触；静态变形；点云比对；数字散斑论文类型：应用研究