脉冲TIG焊接熔池几何参数的视觉检测

介绍了作者自行研制的脉冲TIG（Tungsten Inert Gas）焊接熔池几何参数计算机视沉检测系统。该系统从硬件上将特殊采样时序与复合滤光措施相结合,减小电弧光的干扰,从软件上针对熔池区图像的特点,利用快速有较的处理算法,能够从正面实时检测出熔池重要几何参数,如熔池的最大宽度、半长、后部面积、后拖角等,为下一步焊接过程实时控制打下了良好基础。     

焊接熔池形状的影响因素

焊接熔池形态是与焊接过程和焊接质量密切相关的因素,熔池的形状不仅决定了焊缝的形状,而且对焊缝的组织、力学性能和焊接质量有重要影响.熔池形状最重要的参数是熔深,它直接影响到接头的承载能力;其次是熔宽,熔池的宽深比对于提高焊接质量具有重要意义.     

激光焊接熔池特性的三维数值模拟

为了对激光深熔焊接熔池特性进行三维解析模拟,基于一定的基本假设条件将焊接过程视为准稳态过程,应用激光焊接低碳钢熔池形状和温度分布的三维控制数学模型,以求解相态转变界面为基础,将对激光深熔焊接熔池特性的模拟简化为对气-液相界面和固-液相界面位置和温度分布的积分方程的求解,得出了焊接试样上的熔池几何形状和温度分布情况.结果表明:熔池形状相对光轴中心向后偏移,且熔池前沿壁陡峭,后沿壁过渡平滑;熔池深度和宽度随着激光功率的增大同步增大,随焊接速度的增加同步减小,随光斑尺寸增大熔宽增大而熔深减小;熔池各层面上的最高温度点均偏后于光束中心,等温线分布密集表明激光焊接热影响区窄.     

基于数字图像CO2焊熔池形态与缺陷研究

针对采集到的CO2气体保护焊熔池图像的特点,运用滤波去噪、形态学处理等方法,经过图像预处理和后处理,定义并提取熔池图像的特征参数,从几何和形态等方面来研究熔池形态与焊接缺陷的关系,为下一步的自动化智能控制提供依据.     

基于视觉传感的超声-MIG焊熔滴行为分析

针对镀锌钢在焊接时对焊接参数难以精确控制,导致焊接接头质量较差,从而对镀锌钢超声-MIG焊接过程中的熔滴过渡机制进行深度研究。实验基于视觉传感器在不同的焊接电参数下,对比了超声-MIG与MIG焊接过程,通过图像处理技术提取熔滴的特征参数。结果表明：在焊接小功率参数下,熔滴过渡方式主要是短路过渡,超声此时会阻碍熔滴过渡,熔滴轮廓面积减少,距离熔池高度增加。当焊接功率增大时,在超声辅助作用下熔滴过渡方式主要是大滴过渡和射流过渡,熔滴的几何尺寸均减少,距离熔池高度减少,向熔池过渡频率增加。最后提出一种焊接过程中的熔滴计数算法,实验验证在1 000帧熔滴图像时间内,熔滴过渡周期最高可达37次,保证焊接过程中质量的稳定性,加速了焊接智能化发展。     

基于BP神经网络的GMAW焊接工艺参数设计

焊接工艺参数决定着焊缝几何尺寸和焊接接头的组织性能,正确地设计焊接工艺参数是焊接结构生产的重要工作.基于数值模拟和神经网络技术,以焊接质量信息(焊缝几何尺寸和冷却时间)为输入,焊接工艺参数为输出,建立了BP网络设计焊接工艺参数系统,对该网络的性能进行了测试和验证.     

铝合金T型接头双激光束双侧同步焊接温度场模拟

为了掌握双激光束双侧同步焊接工艺特性并得到最优焊接工艺匹配参数,对由铝合金6156底板与6056桁条组成的T型焊接接头进行了有限元数值模拟和试验研究.在改进以往激光热源模型的基础上,模拟分析了不同工艺参数匹配条件下的激光焊接过程,获得了实际可行的工艺参数范围.同时研究了焊接功率和焊接速度对熔池形状的影响规律,结果表明:焊接功率和焊接速度对焊缝成形具有重要影响,且熔池形状的模拟结果与试验结果吻合良好.最终获得了最佳的焊接工艺参数,为大型客机铝合金壁板的双激光束双侧同步焊接提供了理论指导.     

基于人工神经网络的焊接熔池形状预测

了解熔池形状与焊接工艺参数的关系对确定自动焊接生产线控制系统的算法十分重要.利用BP神经网络对采用脉冲激光焊接工艺焊接铝时的熔池形状进行了预测, 预测结果表明网络的最大输出相对误差不超过9%,说明该网络具有较强的映射能力,能满足预测要求.     

激光熔覆钴基合金的光学检测实验研究

为了直观地表达熔池几何特征参数,分析不同工艺参数下熔池的变化特征,提高熔覆质量,针对激光熔覆系统建立了熔池监测系统,对图像处理后,获得熔池的面积,同时对熔覆后的熔覆带界面进行考察。利用该监测系统研究了不同激光功率、扫描速度、预置粉末厚度下,熔池面积、稀释率以及热影响区深度的变化规律。结果表明,熔池面积、热影响区深度以及熔覆带稀释率都随激光功率的增大而增大,随扫描速度的增大而减小。随预置粉末厚度的增大,熔池面积增大,但稀释率和热影响区反而减小。通过对熔池以及熔覆带界面的检测和观察,为提升熔覆质量、保证工艺稳定提供了理论依据。     

铝合金薄板电子束穿透焊熔池的数值模拟

为有效地控制电子束焊接后的焊缝成形,得到符合要求的焊接结构,本文基于电子束焊接熔池物理过程的分析,使用有限体积法(FVM)数值模拟软件Fluent,对2mm厚的2219铝合金电子束穿透焊的温度场和流场进行数值模拟,研究了电子束穿透焊时熔池的流动行为及规律.模拟结果表明,电子束焊接形成穿透型匙孔时,熔池中液态金属的流速大小和方向迅速发生改变,最大流速可以达到10 m/s;产生的金属蒸汽反冲压力会使熔池剧烈震荡,熔池中远离匙孔的液态金属在Marangoni对流的驱动下,使熔池上、下两部分形成了较中间部分更长、更不稳定的拖尾,同时促进了熔池宽度的增加;熔池宽度和熔池拖尾长度分别在35 ms、90 ms左右达到了稳定.模拟焊接熔池凝固后,正面焊缝有一定的余高,背面焊缝有一定的收缩,其表面焊缝形态与实际焊缝形态吻合良好.此外,通过对熔池中液态金属的流速分析,还可以得出结论:金属蒸汽反冲压力对熔池的驱动作用远大于重力和表面张力的影响.     

基于主动形状模型的焊缝定位算法

针对焊接环境对工人造成伤害和焊件材质影响焊接质量的问题,提出了一种应用于机器视觉激光焊缝定位系统的基于主动形状模型的焊缝定位算法.利用支持向量机对焊缝图像局部区域梯度方向信息进行目标图像初定位,运用主动形状模型方法建立特征模型,并计算特征模型和测试样本间马氏距离,从而对形状和姿态参数进行更新得到焊缝坐标.结果表明,基于主动形状模型的焊缝定位算法具有准确性高、抗干扰和误差小的特点,能够满足激光焊缝定位系统对准确性的要求.     

焊接电弧高速图像采集

为采集焊接电弧图像和观察熔滴过渡过程,采用焊接电弧高速摄像关键技术（包括背光技术、光学放大率和高速摄像参数的选择）,建立了以激光为背光光源的高速摄像系统。利用此系统可以在线观测和监控焊接过程,其结果对焊电弧现象以及MIG焊熔滴过渡过程的高速摄像技术有较高参考价值。     

RS与FNN集成在焊接缺陷识别中应用

针对焊接图像缺陷识别中提取的特征受噪声干扰比较严重,以及现有的识别算法准确率低的问题,提出了一种粗糙集(RS)和模糊神经网络(FNN)集成的缺陷识别算法.首先使用模糊C-均值聚类算法对样本属性离散化,然后使用RS对离散化后的样本数据进行属性约简得到决策规则,并使用π函数根据聚类的中心和半径对属性进行模糊化,克服RS对噪声敏感问题;根据得到的精简模糊决策规则和模糊逻辑推理确定FNN的结构,使用依赖度和规则的条件覆盖度确定网络的初始参数,考虑到样本中数据的可信度问题,用加权代价函数调整模型参数.仿真实验表明,本算法解决了分类过程中样本数据受到噪声干扰引起的不确定性、FNN结构难以确定的问题,能有效地提高焊缝图像缺陷的识别能力.     

图像法在管道焊接裂缝检测中的应用

在管道焊接过程中,利用图像处理法可得到大量的焊接裂缝图像信息与特征信息。可通过对焊接裂缝信息的检测,从而实现在焊接过程中对焊接裂缝质量的实时控制。针对在管道焊接过程中容易造成焊接微小裂缝这一问题,提出了一种基于图像处理法的管道焊接裂缝检测系统。系统主要包括激光器、CCD摄像机、图像采集卡、计算机图像处理软件等。通过实验研究表明,该系统有协调能力好、抗干扰能力强、控制精度高,性价比高等优点。     

基于特征提取和极值搜索的焊接缺陷检测算法

为快速提取金属熔化焊接缺陷位置,提出了一种基于灰度分布曲线特征的算法。首先,通过平板探测器获取焊缝的X射线透射数字图像;第二,针对数字图像随机噪声大、动态范围低的问题,采用时间域序列图像帧积分方法,计算最优的积分时间,降低图像噪声,强化焊缝缺陷特征细节;第三,平行于焊缝方向,计算并形成多组图像灰度值曲线,基于其二阶导数曲线分布规律提取焊缝图像;最后,在焊缝图像曲线中进行极值点搜索,若在曲线存在明显极大值点,则可以确定缺陷的大小和位置。试验结果表明,本算法具有较高的检测精度。     

Welding sequences optimization of box structure based on genetic algorithm method

The effect of the welding sequences is one of theimportant factors in welded structures since it can influ-ence on welding temperature field and welding residualstress and distortion. So optimization of the welding se-quence is required in welding procedure for high qualitywelded structures. The optimization of the welding se-quences is usually determined by experiment and expe-rience[1]. Butfor the complexor newwelded structure,since the numbers of welding sequence increases expo-nentially wi…     

Ws832分光数码望远镜光学系统设计

本文提出一种望远系统和摄影物镜一体化的设计方案。望远系统中物镜采用三分离式来获得更好的像质,目镜采用非完全对称的对称式结构,在获得合适的工作距离和较长出瞳距离的同时使像差得到良好校正;数码相机部分采用petz-val物镜的形式,其中望远物镜为其前组,经分光板分光,成像光束到达后组,后组采用双分离镜片,并在靠近像面处加场镜,以校正场曲和畸变,提高轴外视场的像质。     

基于Labview平台的焊接电弧图像研究

焊接电弧图像包含非常丰富的信息。为了获得清晰的电弧图像,笔者通过CCD摄象机摄取焊接电弧图像,并且经图像采集卡去噪、滤波,然后将采集到的图像送入计算机系统进行图像处理。该处理方法主要是基于Labview平台并通过低通滤波来实现的,即对焊接电弧图像的数字化信息进行处理,从而能够滤去图像中像素值突变较大的小区域,使得图像变得更加平滑、清晰,能够便于提取出实验所需要的图像信息。     

一种基于微阵列镜头的多目标的图像置换方法

本文提出了一种基于微阵列镜头的利用图像深度信息进行图像置换的算法.该算法利用基于马尔科夫随机场理论的图割算法构造能量函数,恢复所拍摄场景的深度图,再根据图像中目标物体所在深度层范围进行置换,从而在保留置换部分完整图像的同时,实现微阵列镜头的图像置换功能.实验结果证明,相较于局限在二维平面且交互复杂的传统图像置换技术,本文算法能够准确提取置换图像,并在置换后不损坏图像本身的内容,能有效地处理图像中物体的前后遮挡问题,减少繁琐的交互操作及对操作人员经验的依赖.