线结构光视觉传感焊缝跟踪图像处理

提出了一种基于灰度形态学的图像处理算法,有效去除了线结构光视觉传感焊缝跟踪图像中飞溅、弧光和烟尘等干扰。根据飞溅在图像中表现为明暗相间的条纹的特点,采用灰度形态学开操作,通过合理设计结构元素,去除了飞溅干扰。针对不同图像受弧光、烟尘影响不同,背景灰度值差异较大,不利于二值化阈值选取的问题,采用图像相减和顶帽变换消除其影响。最后,采用动态开小窗与最小二乘法相结合的方法准确提取到了焊缝特征点。该算法能有效去除飞溅、烟尘等干扰,实时性好。     

激光视觉传感抗强弧光干扰措施

为了使激光视觉传感能够适应弧焊焊接恶劣的环境,文中采用了抗强弧光干扰的硬件和软件措施,成功获取信噪比高的焊缝图像。文中详细分析了焊缝图像的干扰因素;在硬件措施方面,重点阐述了传感器内部布局方案、激光器及滤光片波长的选取和摄像机快门速度的选取;在软件措施方面,分析了飞溅和激光条纹在图像上表征不同的特点,据此采用时序相邻的两幅图像进行图像合成的方法去除大部分飞溅噪声干扰;对于残留的飞溅噪声,采用灰度形态学滤波方法来滤除。实践证明,所设计的硬件和软件措施是行之有效的。     

基于结构光视觉传感的焊缝视觉信息检测和识别研究

对基于结构光视觉传感的焊缝视觉信息检测和识别进行了研究.所获取的焊缝图像中存在着大量的飞溅、烟尘和电弧光等噪声干扰.CCD摄像机获取焊缝图像,经图像采集卡A/D转换后送入计算机内存,然后采用各种图像处理方法对图像数据进行处理,焊缝原始图像经过二值化、中值滤波、拉普拉斯锐化、细化一系列图像预处理,准确提取激光条纹信息,提出了几种常见的焊缝形式的检测和识别算法,算法所需时间均不到1 ms,提取焊缝特征,实现对焊缝的自动跟踪.     

基于双边滤波的焊接图像去噪

焊接自动化中大量使用图像处理技术,但焊接过程中产生的飞溅、电弧和烟尘会干扰图像质量。双边滤波算法在去噪时引入图像灰度信息,能够保留图像的边缘信息。但该算法的参数设置是个难点,在深入分析各参数作用的基础上,提出了全面的参数设定方案,重点分析空域、灰度域中,不同的方差取值与作用效果的关系,提出提高计算效率的途径。本方法已成功应用于焊接图像处理,试验证明了此方法的有效性和可靠性。     

基于激光视觉检测的焊缝轨迹离线规划

在实际焊接过程中,由于电弧弧光、飞溅等强烈的干扰,导致激光视觉检测特征点发生漂移,信息提取失败。为避免大电流CO2气体保护焊接过程中强弧光和飞溅的干扰,采用了离线视觉测量方法对待焊工件进行检测,将得到的图片进行形态学组合滤波和欧式距离场变换处理,利用差分法提取出坡口位置信息,最后采用分组求平均和插值法得到完整的焊接轨迹数据,将焊接轨迹数据传输至下位机实施自动焊接,最终得到了成形均匀,无气孔、咬边等缺陷的焊缝。     

电弧弧长对激光-电弧复合焊飞溅和底部驼峰的影响

由于热源形式的特殊性,激光-电弧复合焊接过程中激光和电弧间易发生相互干扰,产生飞溅和底部驼峰等缺陷。以590 MPa级船用高强钢为研究对象,研究了电弧弧长对激光-电弧复合焊飞溅和焊缝底部驼峰的影响。为了深入研究激光-电弧复合焊飞溅和底部驼峰的产生机理,利用高速摄像设备对熔滴过渡行为和焊缝底部熔池进行了观察。结果表明,适当缩短电弧弧长可以降低激光和电弧间的相互干扰,提高复合焊接过程的稳定性,进而降低飞溅产生的倾向。底部驼峰是小孔熔透性差和底部熔池流动不连续所引起的。缩短电弧弧长可以对底部驼峰的产生起到抑制作用,这是因为缩短电弧弧长可以降低等离子体对激光的吸收,提高激光的能量利用率,增加小孔熔透性和稳定性。 创新点： 研究了电弧弧长对激光-电弧复合焊飞溅和底部驼峰的影响,采用高速摄像方法对底部熔池流动进行了观察,进一步明确了激光-电弧复合焊接焊缝底部驼峰的产生原因。     

管道焊接熔池图像处理与特征提取

提出了一种管道焊接熔池成像系统,能够有效克服弧光干扰,获取焊接熔池在焊缝坡口内图像.采用基于统计的鲁棒图像处理方法,对熔池图像进行预处理,抑制飞溅等噪声.在图像自适应分割和边缘提取基础上,根据熔池图像和焊缝坡口图形特点,分别提取熔池图像在焊缝内的灰度分布特征以及焊缝坡口图形特征,得到熔池相对焊缝坡口的动态偏移量,以及熔池振动幅度和频率,为焊缝跟踪和焊接质量控制提供了视觉信息反馈.进行了焊接过程实时图像处理和特征提取试验,试验结果验证了熔池成像系统和图像处理方法的有效性和可靠性.     

基于粒子滤波的焊接电流信号降噪处理

针对旋转电弧传感器获得的焊接电流信号不仅包含有焊缝坡口信息,同时受到了许多非线性非高斯噪声干扰,如在焊接过程中熔滴飞溅、短路过渡、焊接电源不稳定、送丝速度不均匀等干扰,提出了基于粒子滤波的焊接信号降噪方法。首先建立了不含噪的焊接信号的数学模型,将其作为粒子滤波的状态方程;然后提取背景噪声,将其和状态信号一起作为观测信号即观测方程,据此对原始真实信号进行估计,得到降噪后的信号,把降噪问题转化成在状态空间模型下的滤波问题,把粒子滤波降噪思想应用在焊接电流信号的降噪处理,获得了比较理想的效果。     

膜式壁焊缝图像处理及其识别方法

提出一种基于新的单目视觉线性结构光的膜式壁焊缝识别方法,克服了焊接过程中的飞溅、烟雾等干扰,快速地提取了膜式壁角焊缝特征点。首先,根据激光条纹图像与背景的显著性差异,采用灰度级频率法提取了激光条纹图像;其次,基于骨架抽取提取了激光条纹中心线,并对中心线坐标应用Takagi Sugeno模糊算法进行滤波;最后,应用动态ROI搜寻法快速找到含有焊缝特征点的区域,结合快速排序算法找到焊缝特征点坐标。经实验证明,该算法能够快速准确地提取焊缝特征点,结合控制算法,能够准确跟踪焊缝。     

基于主动光视觉法的实时焊缝跟踪控制系统的研究

采用LOG滤波、中值滤波等图像预处理方法,有效去除了实时焊缝跟踪控制系统中的各种噪声;采用Robert算子作边缘检测,较好地保留了激光光带的边缘,并且处理速度快,设计了参数自整定模糊控制器,实现了量化因子和比例因子的在线自调整。     

大功率激光焊机焊缝质量参数的提取方法

提出大功率激光焊机焊缝的图像处理和质量参数特征的提取方法,有效地克服了环境的各种干扰,可靠地得到了质量参数。通过一套具有工业显微镜头的CCD视觉系统,实现了微细焊缝的结构光光带的采集。根据其区域的背景和前景图像亮度差别较大的特点,提出一个基于最优阈值分割的光条细化算法,确定了光条在图像平面的变形,从而提取出焊缝质量参数,如熔宽、错边及余高等。实验结果证明了该方案切实可行,结果满意。     

声信号辅助同轴视觉激光模具修复飞溅控制

在模具表面激光强化过程中,当单位材料激光能量达到一定值时,微小的离焦量波动就会导致飞溅缺陷的产生,对模具表面强化质量有较大的影响. 利用CCD同轴视觉对激光强化的过程进行实时采集并处理,提取焊道宽度信息,作为电流一定情况下飞溅产生的一个特征量. 但仅仅依靠视觉图像不能够保证检测的准确性,而声信号强度与激光能量有直接的关系,通过试验验证了这种关系. 探索了声信号的均方根与飞溅产生的关系. 通过声信号辅助同轴视觉对焊接过程的监测,通过不同的方面对激光模具修复飞溅的检测,极大的提高了飞溅检测的准确性.     

Study of image processing for V-shape groove and robotic weld seam tracking based on laser vision

Single-stripe laser was applied to acquire V-shape groove contour information. Most of arc light and splash noise was removed and stripe laser image was kept by wavelet transform. Half-threshold algorithm was used for image segmentation and stripe laser image was gotten after refining. Weld seam center position was identified and extracted by extreme curvature corner detection method. The location of torch was detected to accord the frequency of computer program with robot program and serial communication program. The tracking experiments of sidelong, reflex and curve weld line show that the system can meet the demand of the tracking precision under normal welding conditions.     

基于视觉注意的V形焊接区域清晰图像获取

焊接过程中焊接区域亮度范围大,而且随机变化,导致采集的焊缝区域图像干扰大,特征难以提取.文中利用激光条纹良好的方向特性,以及图像中结构光与熔池的亮度特征,提出一种基于视觉注意的焊接区域清晰图像获取方法.针对采集的焊缝区域图像,首先获取在不同检测方向下结构光条纹的单方向特征图,再进行加权融合得到多方向特征图.其次,利用高通巴特沃斯滤波器对原始图像加强,获取亮度特征图.接着提出一种改进的显著性度量方法实现了显著性区域与复杂背景图像区域的较好分割.最后,通过图像融合归一化得出结构光与熔池的清晰图像,并采用聚类中心距离客观评价了图像显著性检测效果.结果表明,试验结果显示提出的方法是有效的.     

New approach in tool wear measuring technique using CCD vision system

This paper suggests a reliable direct measuring procedure for measuring different tool wear parameters. Modern image processing techniques and machine vision systems today enable direct tool wear measurement to be accomplished in-cycle. The presented system is characterized by its measurement flexibility, high spatial resolution and good accuracy. The system consists of a light source to illuminate the tool, CCD camera, laser diod (used in conjunction with profile deepness assessment) with linear projector, grabber for capturing the picture, and a PC. The technique is specially characterized by its determination of profile deepness with the help of projected laser raster lines on a tool surface. So it has advantage comparing with other techniques, which can measure only 2D profiles. With the technique presented in this paper a 3D image of relief surface can be obtained without having need to employ a very complicated measuring system. All indirect methods like acoustic emission, force measurement, spindle current measurement, vibration sensors, etc. are very time consuming and demand very expensive subsidiary measurement equipment, compared with the method presented here.     

基于结构光的水下焊接熔池宽度在线检测

直接拍摄水下焊接熔池图像来检测焊接熔池宽度实现难度较大,提出了一种通过成形焊缝结构光条纹图像来完成水下焊接熔池宽度在线检测的方法.将装有防水罩的激光结构光视觉传感器安装在焊枪之后置于水下,针对水下成形焊缝图像特点,经图像加窗、拉普拉斯锐化、二值化以及数学形态学滤波和图像细化处理,就能够在线获得焊接熔池宽度.结果表明,处理过程速度快,检测结果精度高.当条纹检测点和熔池中心之间的距离小于35 mm时,焊接熔池宽度相对误差可控制在3%以内.     

基于搭接接头的三维视觉信息的提取及处理研究

介绍了搭接接头三维视觉信息的传感原理。半导体激光器发出的激光经过柱透镜形成了一出射光片。它与母材成一定角度投射到接头上．光片与搭接接头会成一单光纹．而母材垂直上方的CCD摄像机拍摄折线光纹，同步送计算机处理。在对图像进行各种处理。如中值滤波、二值化、低高通滤波、细化等的基础上，给出搭接接头的边缘坐标确定方法以及纠偏量和深度值的计算方法。     

光粉交互对同轴送粉增材制造能量传输的影响

激光同轴送粉增材制造涉及复杂的光粉交互作用，也是决定粉末物化状态和激光能量有效利用的关键. 因此，借助背影增效瞬态影像捕捉技术和图像处理技术，以时间序列上粉末粒子亮区面积的实时值与平均值变化规律为依据，分析光粉交互作用过程及其对用于熔化基体剩余激光能量的影响. 结果表明，送粉速率和光粉作用距离是影响有效熔化基体能量的关键因素；送粉速率不变时，载气流量增加提高了粉末颗粒的飞行速度，但是对有效熔化基体的能量影响很小；粉末粒径较小时，光粉交互作用过程越激烈，有效熔化基体的能量随之下降. 总体而言，粉末颗粒飞行速度不变时，光粉作用过程中亮区面积的大小和有效熔化基体能量呈正相关.