焊接轨迹跟踪控制中的深度视觉研究进展

建立深度视觉的焊缝跟踪控制系统,能准确快速识别焊缝轨迹,实现焊缝实时跟踪,维持焊炬在整个焊接过程中始终与焊缝精确实时对中,在自动焊接领域应用潜力巨大。总结了传统图像焊缝识别方法和深度图像焊缝识别方法的发展现状,归纳分析了传统图像识别方法、焊接面积预测方法、焊缝图像识别改进算法、多样本训练学习法、神经网络法等方法的关键技术及优缺点。阐述了视觉焊缝跟踪技术的进展,经过图像采集和深度学习处理,实现了机器人运动轨迹的实时偏差修正,可以有效地实时提取初始焊缝,提高了自动焊接质量与效率。建立适用场合广、鲁棒性好、精度高、效率好、安全机制完善的深度视觉焊缝跟踪系统是未来进一步研究的方向。     

基于尺度乘积的X射线焊缝区域提取算法研究

焊缝缺陷自动检测是保证焊接质量的重要环节,而焊缝区域的提取是焊缝缺陷特征提取与焊缝缺陷识别的基础。该文提出了一种基于尺度乘积的X射线焊缝区域提取算法。该方法首先对图像按行取样获得行灰度曲线,再利用最小二乘直线拟合的方法将不同尺度下拟合直线的斜率乘积代替梯度算子,并进行非极大值抑制得到边缘点。对图像每行进行同样的操作,得到整个焊缝的边缘,从而提取出焊缝区域。实验表明,该方法能显著抑制噪声的干扰、提高边缘检测的准确率,在噪声多、边缘模糊的X射线图像中能取得比主动轮廓模型和模糊核聚类更好的效果。     

投影法和差影法在焊缝跟踪图像识别中的应用

为了在焊接过程中利用图像分析的方法快速、准确地识别焊缝特征并进行自动化控制，采用了两种图像处理的方法，即投影法和差影法.同时采用两者结合的方法进行处理，可准确地识别出焊缝特征，该系统采用无接触式的面阵CCD摄像机对焊缝区域的图像进行采集，通过采集卡采集到计算机上进行显存，然后对采集的图像进行处理，当准确地识别出焊缝中心后，把反馈的信息传给PLC，PLC对焊枪进行控制.该方法与传统的方法比较，具有算法简单、处理速度快、抗干扰能力强、焊接效果明显等优点.     

镁合金双弧焊接过程研究与分析

研究了镁合金MIG-TIG双弧焊接方法,通过工艺实验获得了影响焊接过程的工艺参数(电流、弧长、焊丝末端与钨极末端的间距、焊接速度等)。在总电流为140 A,旁路电流为115 A,电弧电压为21 V,焊丝末端与钨极末端间距为3 mm时获得了成形较为美观的焊缝。分析了工艺参数对焊接过程及焊缝成形的影响,为进一步提高镁合金双弧焊接过程稳定性,获得质量高成形好的焊缝提供了一定的理论基础。     

角焊缝角变形的产生机制与固有剪切应变分量的双抛物面分布模型

以T形焊接接头为算例,结合热弹塑性有限元法和映射应变分量法,研究了角焊缝角变形的产生机制。结果发现:角焊缝产生角变形的主要根源是固有剪切应变,而不是传统思维认为的横向固有正应变,且角变形的大小与固有剪切应变的分布形式密切相关。基于一系列T形焊接接头的数值试验,提出了角焊缝固有剪切应变分量的双抛物面分布模型。     

纵向磁场对CO_2焊接电弧及焊缝成形的影响

为了促进CO_2焊接的发展,降低焊接飞溅率与改善焊缝成形显得至关重要.在具有不同磁场强度与磁场频率的外加纵向磁场作用下,通过高速摄像技术观测了焊接电弧形态,同时测量了焊缝熔宽和熔深的变化.结果表明,当励磁电流为1 A、励磁频率为50 Hz时,焊接电弧由最初的锥形变为钟罩形,并按一定方向旋转,焊接电弧的刚性和稳定性得到了增强,因而焊接效果较好.随着磁场参数的增加,焊缝的熔宽与熔深先增加后减小.因此,通过采用一定范围内的磁场参数,可以达到有效改善焊缝成形并降低焊接飞溅的效果.     

紫铜超声波焊接工艺及成形机制

研究了T2紫铜超声波焊接的工艺及成形机制,采用拉伸试验研究了不同焊接时间和不同焊接压力下焊接接头的力学性能,采用光学显微镜观察接头金相组织,采用电子背散射衍射(EBSD)观察接头晶粒变化。结果表明:焊接压力及焊接时间对金属焊接质量有重大影响,当焊接时间为500 ms、焊接压力为0.5 MPa、焊接功率为1 400 W时,接头的力学性能最高,焊缝结合最好;在超声波焊接过程中,焊接界面先出现机械嵌合,随着焊接能量的增加,最后达到原子间的结合;焊接界面处由于发生动态再结晶,形成了大量细小无畸变新晶粒,亚晶形核是再结晶形核的一种重要形式。     

基于激光视觉传感的铝合金自适应焊接

为了适应大型铝合金构件TIG焊接坡口状态的变化,建立了基于激光视觉传感的自适应焊接系统．系统采用新型激光视觉传感器精确测量焊缝坡口,获得焊缝坡口角度、间隙、截面积和错边等几何信息,可用于焊前辅助大型航天构件的装配,以及焊接过程中焊缝自动跟踪．该系统根据坡口状况自动调整焊接电流、送丝速度等工艺参数,实现了焊接过程的自适应控制,焊接成形良好,焊接质量符合相关标准要求．     

一种基于互相关技术的焊缝跟踪方法

机器视觉焊缝识别是一种很有前途的方法，但是由于外部干扰，采集到的图像模糊，基于图像边缘识别的焊缝定位方法计算量大，难以满足焊接的实时性要求.为实现实时焊缝跟踪，采用了基于信号和噪声的统计特性的相关检测技术，该技术对焊缝图像清晰度要求不高.试验结果表明，这种技术可以取得很好的效果，基于信号与噪声的统计特性的互相关检测技术适于焊缝实时跟踪和焊接自动化.     

合金元素TiB对15MnVN钢焊缝金属组织及性能的影响

在用埋弧焊接法焊接15MnVN钢桥梁结构H形杆件角焊缝时,如何获得强度与母材相适应,而韧性高的焊缝金属是个主要问题。本文通过调整焊缝金属含锰量来控制金属的强度,使之与母材相适应。通过向焊缝金属里同时添加硼、钛与锰量适当配合,改善铁素体形态,细化铁素体晶粒以得到高韧性的焊缝金属。 文中对B、Ti、Mn等元素对焊缝金属组织及韧性的影响进行了论述。提出焊缝金属含Ti0.01～0.02％、B0.005～0.007%、Mn0.74～1.13%为宜。并为拟制适用于15MnVN钢角焊缝埋弧焊用的新焊剂提供了理论基础。     

基于激光跟踪的管道焊接机器人跟踪算法研究

研究并提出了基于激光跟踪的管道焊接机器人跟踪算法,介绍了基于激光跟踪的焊缝跟踪技术的优点,对焊缝自动跟踪过程以及该过程中前置传感滞后跟踪、实时跟踪算法等关键技术问题进行了深入探讨。管道焊接机器人的工艺试验表明：该算法可有效提高基于激光跟踪的管道焊接机器人跟踪精度。     

波纹管焊缝跟踪检测技术

为了提高波纹管焊缝的焊接质量和焊接速度,根据波纹管焊缝的特点,提出了一种实时跟踪检测波纹管焊缝的自动焊接技术.采用红外激光传感器对焊缝中心进行非接触式实时检测,通过1394火线通讯传输焊缝轮廓数据,经焊缝数据点预处理后结合最小二乘法直线拟合原理对焊点坐标进行存储与预测,再向运动控制卡发送数据控制焊枪跟踪焊接.实验结果表明,此焊缝跟踪检测技术稳定可靠,能够有效地提高波纹管的焊接质量和生产效率.     

快速并行细化算法在焊缝识别中的实现

针对焊接部分和其他部分的特征区分不明显,在焊缝质量检测的图像采集中可能会存在大量噪点从而导致焊缝识别出现偏差的问题,提出一种基于图像快速并行细化的焊缝识别方法。文章给出图像获得、图像灰度转化、图像二值化、图像缩小、图像快速并行细化的处理步骤及采用C#语言对焊缝识别的编程实现,并对实际焊缝图像进行实验验证。该算法对图像的焊缝骨架提取较为准确,同时具有运行效率高和易于移植的特点。       

镍基合金焊缝金属热裂纹及接头强韧性的研究进展

综述了镍基合金焊缝金属在热裂纹及接头强韧性方面的最新研究进展,得出:1)焊丝中添加Nb、Al、Ti、Ce等合金元素可降低焊缝金属高温失塑裂纹敏感性,添加Mn和Mg可抑制S、P、Si、Bi等低熔点化合物的生成,控制药芯组成中TiO2、SiO2、ZrO2、MnO2等造渣剂之间比例关系,有助于提高焊缝金属抗热裂纹性;2)采用合适的焊接工艺可有效避免焊缝金属热裂纹的产生,其中,激光焊、电子束焊等新型焊接工艺对焊缝金属热裂纹的影响逐渐成为研究热点;3)采用固溶+双级时效的焊后热处理工艺,可改善焊接接头的强韧性,焊丝中添加Al、Ti、Nb、Mo、Mn等合金元素可提高焊接接头抗拉强度,但随着Mn质量分数的增加,接头冲击韧性降低.     

Microstructure and properties of Al-Mg-(Sc, Zr) welded joint

Mechanical properties and microstructure of Al-Mg-(Sc, Zr) welded joint prepared by manual labor melt inert gas(MIG) welding method using Al-Mg and Al-Mg-Sc weld wire as filling materials were studied comparatively. The results show that the apparent recrystallization does not happen in heat-affected zone. It proves that Al-Mg(Sc,Zr) alloy has a high capability of resistance to welding heat-soften. Using Al-Mg-Sc welding wire as filling material can obviously refine the grains of weld seam and improve its strength. The layer of small equal-axe grains in fusion area improves the joint strength between welded metal and base metal. The coefficients of welded joints when Al-Mg-Sc and Al-Mg welding wire are used as filling material are greater than 0. 90, respectively. The yield strength of welded joints with Al-Mg welding wire is only 187 MPa, one is as high as 287 MPa with A1-Mg-Sc welding wire, thus the working strength of the welded unit is greatly improved.     

Novel Real-Time Seam Tracking Algorithm Based on Vector Angle and Least Square Method

Real-time seam tracking can improve welding quality and enhance welding efficiency during the welding process in automobile manufacturing. However,the teaching-playing welding process, an off-line seam tracking method, is still dominant in automobile industry,which is less flexible when welding objects or situation change. A novel real-time algorithm consisting of seam detection and generation is proposed to track seam. Using captured 3D points, space vectors were created between two adjacent points along each laser line and then a vector angle based algorithm was developed to detect target points on the seam. Least square method was used to fit target points to a welding trajectory for seam tracking. Furthermore, the real-time seam tracking process was simulated in MATLAB/Simulink. The trend of joint angles vs. time was logged and a comparison between the off-line and the proposed seam tracking algorithm was conducted. Results show that the proposed real-time seam tracking algorithm can work in a real-time scenario and have high accuracy in welding point positioning.     

Application of neural networks and fuzzy control to the welding robot

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激光焊接速度对超高强度钢焊缝微观组织和显微硬度的影响

研究了厚度为1.8mm的超高强度钢板的激光焊接性能,分析了焊接速度对焊缝微观组织和显微硬度的影响。试验结果表明,超高强度钢焊缝组织为板条马氏体。采用苦味酸溶液显示原奥氏体晶界,发现原奥氏体呈现柱状晶的晶体形态。随着焊接速度的增加,原奥氏体晶粒尺寸变小,焊缝中心由细小的胞状树枝晶变为等轴晶。焊缝硬度随着焊接速度的增加而增大。     

BFe10-1-1白铜焊接工艺的研究

研究焊接工艺对焊缝组织和力学性能的影响.利用钨极氩弧焊和焊条电弧焊等方法分别对BFe10-1-1白铜管件进行焊接.发现BFe10-1-1白铜焊缝有比较明显的气孔倾向，在焊接中需要保证适当的焊接电流和焊接速度来防止形成气孔，且BFe10-1-1白铜收缩系数大，焊缝会产生比较明显的横向收缩，需要在接头尺寸设计方面加以注意. 实验结果表明：BFe10-1-1白铜的焊接性与普通白铜合金近似，采用适当成分的焊接材料完全可以获得力学性能良好的焊缝.