铝合金TIG焊熔池正面图像模式识别

将图像处理与模式识别技术用于铝合金TIG焊接过程信息提取过程，根据铝合金熔池图像随机噪声强的特点，采用加权中值滤波，统计灰度边缘检测、统计期望阈值法和投影方法对铝合金熔池图像进行了预处理。探索了将神经网络用于焊接熔池图像处理的方法，采用BP神经网络对二值化熔池图像进行边缘提取，取得了理想的效果。研究了大电流条件下铝合金熔池图像的对称性，通过单面图像，得到了完全的熔池边缘图像。     

铝合金MIG焊熔池图像的形态学处理方法

建立了用于铝合金脉冲MIG焊熔池图像检测的CCD视觉系统,通过窄带滤光系统和选取合适的焊接规范,获取了铝合金脉冲MIG焊熔池的清晰图像。分析了铝合金焊接熔池图像的特征。针对目前已有熔池图像处理算法的缺点,利用形态学方法去除了图像信号中的噪声、阴极雾化区等影响熔池特征提取的部分,获得了满意的熔池边缘图像,为进一步实现铝合金MIG焊接过程控制创造了条件。     

铝合金爬坡TIG焊熔池失稳状态的视觉检测

对焊接过程中的熔池状态进行视觉检测是实现焊缝质量在线监测的重要手段. 针对中厚板铝合金爬坡钨极氦弧焊过程易出现的熔池失稳和成形缺陷问题,提出了一种基于熔池图像特征的钨极惰性气体保护焊(TIG)焊接状态监测方法. 基于构建的被动视觉传感系统,实现强弧光干扰条件下清晰熔池图像的获取. 提出了一种基于Otsu’s阈值分割和视觉显著性特征(VSF)的氦弧焊熔池图像处理算法,用于提取熔池图像的形态特征,并分析了所提取视觉特征与铝合金爬坡TIG焊过程稳定性的关系. 最后建立了支持向量机(SVM)模型实现熔池稳定性状态的在线识别. 结果表明,相对于熔池轮廓几何特征,熔池尾端熔融金属的形态特征能够更有效地反映出铝合金爬坡TIG焊过程中出现的熔池不稳定状态. 所建立的焊接状态分类模型在单一特征输入条件下,最高准确率达到95.94%. 所提出的实时检测方法为大型铝合金构件TIG焊缝成形缺陷的在线智能诊断与工艺优化提供了基础.     

基于高速摄像的铝合金TIG焊视觉基础研究

方波交流TIG焊是铝合金焊接中最常用的方法之一.利用高速摄像,系统分析了铝合金方波交流TIG焊电流过零前后及过零瞬间,焊接电弧和熔池的视觉特征.结果表明,在电流过零的瞬间,弧光辐射相对最弱,熔池边界特征清晰,是焊接熔池较理想的采像时间.     

基于焊工调节的铝合金脉冲MIG焊背面熔透建模

针对铝合金薄板脉冲MIG焊背面熔透难题,提出一种基于焊工调节的背面熔透建模与控制方法.设计焊接速度随机变化波形,致使铝合金背面熔池尺寸动态波动,采用被动视觉系统实时采集背面熔池图像,焊工观察图像熔池大小,手工调节焊接电流保证背面熔宽的均匀性,同时开发图像处理算法提取背面熔宽.采用最小二乘系统辨识法建立焊工调节电流与背面熔宽的非线性Hammerstein模型.开展了铝合金脉冲MIG焊电流扰动和焊接速度扰动试验.结果表明,基于焊工调节的非线性Hammerstein模型可以有效地控制背面熔宽,且具有良好的抗干扰能力.     

基于视觉传感的铝合金TIG焊熔池特征提取

根据铝合金TIG焊特点,在充分考虑电弧光谱特征的基础上,选择合适的滤光组件,确定了单个面阵CCD摄像机安装结构参数,成功构建了面向铝合金TIG焊的被动视觉传感系统,获得了清晰的熔池图像。针对拍摄到的熔池图像,提出一套包括中值滤波、拉普拉斯锐化以及改进蚁群算法等的图像处理方法,对传统蚁群算法进行了选择策略和信息更新策略的改进,形成一种自适应检测方法,有效地提高了检测精度和检测时间,较好地提取了熔池边缘,为实现焊接质量在线监测与控制奠定了基础。     

基于数学形态学图像处理的TIG焊接过程正面熔宽控制

焊接过程熔池动态特征信息获取与智能控制一直是焊接界研究的前沿课题.针对TIG焊接过程没有飞溅,熔池形状稳定、清晰的特点,以TIG焊接过程为研究对象,采用机器视觉技术获取焊接动态过程正面熔池图像点,将数学形态学中的二值理论应用于熔池图像的处理,结合模糊逻辑和比例积分微分(PID)闭环控制理论,从弧焊过程熔透质量控制的角度出发,从软件开发到硬件组成,设计了一套焊接过程图像处理及正面熔宽控制系统.结果表明,该系统可以很好地克服焊接过程中的外界干扰,保证焊缝成形的稳定,从而实现了TIG焊质量控制的目标.     

基于视觉技术的铝合金TIG焊接过程自适应控制

将视觉传感技术与自适应控制技术相结合用于铝合金TIG焊接过程质量控制。分析了铝合金焊接过程的特点，将随机系统理论引入焊接过程，建立了焊接参数与熔池几何参数之间的随机系统模型，实现了对模型参数的在线辨识。设计了基于最小方差调节的自适应焊接电流调节器。试验结果表明，自适应控制方法可以实现对铝合金TIG焊缝成形的良好控制。     

合金钢熔化极气保焊熔池灰度图像特征试验

针对MAG焊特点,采用被动式视觉传感和近红外滤波方式采集到了不同熔滴过渡形式下清晰的典型熔池视觉图像.通过专用图像处理软件提取了反映焊接质量的熔池图像灰度特征,并采用灰度直方图、伪彩色增强等方法进一步描述了熔池图像的灰度分布特点.提出了用灰度均值和标准差研究MAG焊焊接过程的思路,分析研究并给出了灰度均值和标准差计算方法,并对不同工艺参数下,结合焊接电流和电弧电压波形,分析研究了熔池视觉图像的灰度均值、标准差和焊接过程,得出了其波动大小反映了焊接过程稳定性的初步结论.     

LD10铝合金变极性TIG焊试验

对变极性电源在LD10铝合金TIG焊中工艺特点进行了研究，探讨了影响气孔、阴极清理作用、钨极端头烧损的各种因素及其作用规律。研究表明变极性电源由于可调规范参数多、变化范围大、通过控制电源的输出电流波形，增大钨极为正半波的电流幅值，减少其时间，可满足阴极清理的基本要求，减少钨极烧损和气孔，灵活地控制焊缝成形，从而获得良好的焊接结果。     

交流TIG焊接电弧两极能量的分布特征

通过发射光谱分析法和数学模型的应用,深入认识了交流TIG电弧EN,EP两个时段不同比例时对铝合金焊接工艺的影响以及电弧正负两极现象和能量分布特征.通过动态观测交流,TIG焊接电弧全周期内的发射谱线,运用stark展宽效应计算并获得了电子密度的时域特征;通过数学模型定量地分析了交流TIG焊接电弧正负两极不同的能量特征;通过分别观测EN,EP时段Ar,Al和O三种谱线的光谱特征,进一步认识了交流TIG电弧正负两极不同的发射机理和EP时段的阴极清理效果对焊缝成形尺寸的影响.结果表明,在交流TIG电弧中,口时段的增加有助于焊接工艺与焊缝成形的质量.

Abstract：

During AC TIG welding of aluminum alloy, the physical phenomena of welding arc plasma at electrode negative (EN) and electrode positive (EP) periods and the characteristic of energy distribution at anode and cathode were investigated by observing the spectrum and founding the mathematical models. Furthermore, cathodic cleaning effect increases with the percentage of electrode positive. The dependence of electron density on time in the whole cycle is obtained with the theory of spectral line Stark broaderring, and the characteristic of energy distribution is analyzed through the mathematical models. The mechanism of emitting eledtrous, cathodic cleaning and the quality of weld is better understood by observing the spectnan of argon, aluminum and oxygen respectively during EN and EP periods.     

TIG焊接熔池形状参数的视觉检测

在分析ＴＩＧ焊接电弧光谱的基础上,设计出复合滤光镜头,与普通ＣＣＤ摄像机组成视觉传感器,从试件正面观测熔池图像,焊接过程中根据电流大小通过软件调整采集图像亮度,得到了比较清晰的ＴＩＧ焊接熔池图像,利用自行开发的图像处理算法,检测了熔池正面的形状参数。该算法处理一幅图像同时不超过７０ｍｓ,满足实时检测的需要。     

铝合金双丝MIG焊熔池图像采集与处理

针对铝合金双丝熔化极氩弧焊,分析研究了电弧弧光辐射和熔池视觉传感的特征,结果表明,双丝电弧辐射更强,采用近红外窄带滤波传感熔池视觉传感双丝熔池相对易于提高信噪比,在10～35 mm厚LY12和7A52铝合金V形坡口对接焊缝工艺试验的基础上,采用980 nm窄带滤波和合适的减光系统获得了较为清晰的铝合金双丝熔池视觉图像,分析了双丝熔池视觉图像特征,采用自动阈值分割等方法设计了计算机图像专用处理软件,获得了准确的双丝熔池边界及几何参数,为基于熔池视觉的铝合金MIG焊质量控制打下良好基础.     

Visual sensing of weld pool in variable polarity TIG welding of aluminium alloy

1 Introduction Real-time measuring of the size of welding pool is the precondition to weld shape control[1?4]. Among the researched sensing methods, the passive visual image sensing has been proved to be a feasible and promising method due to its abundan…     

发展中的变极性焊接电源技术

变极性电源是一种用于铝合金焊接的新型焊接电源，其焊接电流频率和正负半波电流幅值，时间比可以分别独立调节，输出电源过零极快，因此电弧稳定性得到大大改善。在保证阴极清理作用的前提下，可以最大限度地减少钨极的烧损。目前主要应用于TIG焊和PAW焊中，和焊接铝及铝合金。随着电弧信息测控技术的不断进步，将加深对变极性焊接过程的认识，促进变极性焊接电源的发展和应用。     

激光辅助TIG电弧焊接高强铝合金的研究

采用激光辅助TIG电弧的焊接方法对2014高强铝合金进行了焊接。通过分析焊接过程所采集的电流、电压信号和焊接接头的抗应力腐蚀试验数据,研究了低功率激光对TIG电弧功率和焊接接头性能的影响。结果表明,加入500 W激光后,EN时段电弧两极间的电压下降明显,而EP时段的电压未发生明显改变;TIG电弧的脉冲峰值功率和脉冲基值功率均有较大程度的下降。与TIG焊相比,激光辅助TIG焊的焊缝熔深变大,熔宽变小,焊缝表面更加平整,热影响区变窄,焊缝中心区晶粒有一定的细化,提高了抗应力腐蚀性能。