基于编码结构光的角焊缝视觉检测

针对目前角焊缝外形检测方法中存在的缺点,提出了一种基于编码结构光的角焊缝外形尺寸检测方法,采用安装在机器人手臂末端的投影结构光视觉传感机构对焊缝进行测量.投影仪在测量位置向焊缝投射一幅伪随机编码彩色条纹图像与一幅用于彩色补偿的空白图像,通过彩色补偿消除焊缝表面彩色纹理信息对结构光解码的干扰,将补偿后的变形条纹图像恢复出焊缝表面三维数据,并通过几何关系计算出角焊缝的焊缝宽度、焊脚长度等尺寸参数.结果表明,基于编码结构光的角焊缝视觉检测方法能够实现角焊缝外形尺寸的非接触式高速测量,并且测量稳定性好,测量可靠度高,在焊缝视觉检测领域将会成为一种十分有效的方法.     

基于激光视觉传感的角焊缝外形尺寸检测

针对目前角焊缝外形尺寸手工检测的缺点,采用了一种基于激光视觉传感的角焊缝外形尺寸检测方法.该方法利用基于三角形测量原理的激光传感器,采集反映焊缝几何形状特征的激光条纹图像,利用中值滤波、二值化、中心线提取以及特征识别等算法,从而获得了角焊缝的外形尺寸信息.结果表明,与传统的手工检测方法相比,该方法具有检测准确度高、可靠性好、耗时短、检测内容丰富、使用方便等特点,并且消除了人为主观判断的影响.此外,检测的数据可长久保存在计算机中,便于后续的统计分析.     

基于OpenMV的螺旋管内焊缝自动跟踪系统

针对国内部分钢材加工厂采用人工判断焊缝位置,手动调节来纠正焊偏的控制方式,自动化水平低且长时间工作导致视觉疲劳容易造成误判,影响螺旋管焊接质量的问题。该系统通过Open MV机器视觉模块采集图像,利用图像处理技术实时提取焊缝特征信息,经过统计筛选来计算焊枪偏移量,结合控制技术来实现焊枪的自动纠偏。现场试验结果表明,该系统能够满足要求,稳定、准确的实现焊缝自动跟踪。     

基于网格结构激光的焊缝轮廓高度检测

随着自动化焊接技术的发展,焊缝轮廓高度的快速检测越来越重要。针对目前焊缝轮廓人工测量方法主观影响大、检测精度差、检测效率低等缺点,线激光单次投射仅能获得投射线处高度信息,在扫描过程中存在抖动干扰的问题,提出并实现了采用网格激光对焊缝轮廓高度进行快速检测。建立图像采集的软硬件系统,采集网格激光照射下的焊缝图像,通过图像去噪、二值化、骨架细化、毛刺去除等算法提取有效信息,采用三角测量法计算焊缝高度。基于LabVIEW实现了上述算法,建立了网格结构激光焊缝轮廓高度快速检测系统。     

焊缝气孔检测系统的研制

提出对X射线焊缝图像进行图像处理以判断焊缝质量,首先利用Sobel算子确定焊缝位置.在明确了焊缝位置后,通过试验发现气孔处图像的灰度值较焊缝的灰度值至少高出5,根据气孔的这一视觉效果,通过计算焊缝内有无灰度值高出周围像素点灰度值至少5的方法来判断是否有气孔,因此计算速度快.在该算法的基础上,利用多线程技术实现了一种焊缝气孔检测系统.实际计算表明,上述所提到的算法和所开发的系统可行、有效.     

图像焊缝检测的圆形子窗口多步GPI方法

图像上紧密对接焊缝的提取是自动化焊接研究的难点.提出了焊缝检测新方法--圆形子窗口多步灰度投影积分(MSGPI)方法.在该方法中,利用圆形子窗口和灰度投影积分均值,克服了传统灰度投影积分(GPI)方法的缺陷;采用链表存储Sobel滤波所得边缘点,减少了计算量;用阈值法克服了划痕和锈迹干扰;利用划分角度区间分粗、精两步的检测措施,在保证精度的同时减少了计算量.结果表明,该方法能够快速准确地实现紧密对接焊缝的检测.     

焊接检验及其设备

20091181基于激光视觉传感的角焊缝外形尺寸检测/伏喜斌…//焊接学报.-2008,29(8):47~50针对目前角焊缝外形尺寸手工检测的缺点,采用了一种基于激光视觉传感的角焊缝外形尺寸检测方法。该方法利用基于三角形测量原理的激光传感器,采集反映焊缝几何形状特征的激光条纹图像,利用中值滤波、二值化、中心线提取以及特征识别等算法,从而获得了角焊缝的外形尺寸信息。结果表明,与传统的手工检测方法相比,该方法具有检测准确度高、可靠性好、耗时短、检测内容丰富、使用方便等特点,并且消除了人为主观判断的影响。此外,检测的数据可长久保存在计算机中,便于后续的统计分析。图10表2参620091182异种材料焊接金相试样的制备/燕样样…//金属热处理.-2008,33(5):94~96对钛合金、铜箔和硬质合金扩散焊接头试样进行手工磨平、机械磨光及化学抛光,再以不同的侵蚀剂分别擦拭试样的表面。结果发现,先用氯化高铁盐酸水溶液侵蚀铜,再用氢氟酸硝酸水溶液侵蚀钛合金,最后用新配制的铁氰化钾和氢氧化钾水溶液侵蚀硬质合金后,能清晰显示焊接接头显微组织,效果较好。图3参320091183基于局部曲面重构的焊缝X射线图像缺陷分割技术/侯润...     

焊接检验及其设备

20091181基于激光视觉传感的角焊缝外形尺寸检测/伏喜斌…//焊接学报.-2008,29(8):47~50针对目前角焊缝外形尺寸手工检测的缺点,采用了一种基于激光视觉传感的角焊缝外形尺寸检测方法。该方法利用基于三角形测量原理的激光传感器,采集反映焊缝几何形状特征的激光条纹图像,利用中值滤波、二值化、中心线提取以及特征识别等算法,从而获得了角焊缝的外形尺寸信息。结果表明,与传统的手工检测方法相比,该方法具有检测准确度高、可靠性好、耗时短、检测内容丰富、使用方便等特点,并且消除了人为主观判断的影响。此外,检测的数据可长久保存在计算机中,便于后续的统计分析。图10表2参620091182异种材料焊接金相试样的制备/燕样样…//金属热处理.-2008,33(5):94~96对钛合金、铜箔和硬质合金扩散焊接头试样进行手工磨平、机械磨光及化学抛光,再以不同的侵蚀剂分别擦拭试样的表面。结果发现,先用氯化高铁盐酸水溶液侵蚀铜,再用氢氟酸硝酸水溶液侵蚀钛合金,最后用新配制的铁氰化钾和氢氧化钾水溶液侵蚀硬质合金后,能清晰显示焊接接头显微组织,效果较好。图3参320091183基于局部曲面重构的焊缝X射线图像缺陷分割技术/侯润...     

药芯焊丝水下焊接焊缝跟踪视觉传感系统的设计

为满足药芯焊丝水下焊接自动化的需要,研究了用于水下焊缝自动跟踪的视觉传感系统。该系统较好地解决了药芯焊丝水下焊接弧光对焊缝图像传感的干扰问题,能获取较清晰的焊缝图像。采用基于图像分割的边缘检测技术成功地提取了焊接电弧和待焊焊缝的边缘,使用该系统可获得电弧和待焊焊缝的偏差信息,为进上步实现药芯焊丝水下焊接焊缝的自动跟踪控制打下了基础。     

一种基于梯度直方图的焊缝边缘检测方法

焊缝边缘检测技术是图像分析、图像理解的最基本操作之一,也是焊接机器人实现焊缝跟踪的关键技术之一。基于梯度直方图提出一种焊缝边缘检测方法,将二维高斯滤波器分为水平和竖直方向的一维高斯滤波器对图像进行平滑处理,然后用一种改进的梯度计算方法来计算梯度和确定像素点梯度方向。最后采用梯度统计量进行阀值选取,并结合非极大值抑制得到单像素宽的边缘图像。将二维高斯函数和梯度的计算由二维降到一维,减少了计算量,同时由于不同的梯度值直接与相应的方向对应,因而在后续的处理中无须再进行梯度方向的计算,提高运算的效率,阈值选取具有一定的稳定性。运用MATLAB软件对图像进行处理,对比经各种算法处理的焊缝图像说明该算法具有较好的适应性和鲁棒性。     

基于焊缝兴趣点的多尺度形状描述符模板匹配算法

针对厢体焊接涉及多种类型焊缝,提出了一种焊缝类型识别方法. 采用激光条纹提取算法获取焊缝骨架,对焊缝骨架进行直线拟合,求取焊缝骨架特征点作为兴趣点,利用多尺度形状描述符对兴趣点进行特征描述,获取焊缝类型的形状信息. 选取多种类型焊缝模板,通过模板匹配算法进行焊缝类型识别. 结果表明,焊缝类型分类正确率可达95%以上,这种焊缝类型识别方法是可行的.     

焊接电弧与活性组元对TIG焊熔池形貌影响的数值模拟

通过对FLUENT软件进行二次开发,建立了焊接电弧和焊接熔池模型,模拟分析了不同活性组元O元素含量下定点和移动TIG焊熔池形貌变化,对比了氩弧和氦弧的电弧参量及其对熔池形貌的影响.结果表明,由活性组元O元素含量变化导致的熔池内Marangoin对流变化是熔深增加的主要因素;在氩弧下,来自于电弧的气体剪切力对熔池形貌有较大影响;与氩弧相比,氦弧明显收缩,电流密度更大,更多的热量传递到熔池,增大了电磁力引起的内对流运动,可获得更深熔深.焊缝深宽比的模拟结果与试验结果吻合较好.

Abstract：

Welding arc and weld pool modeh were established by FLUENT software for spot and moving TIG welding of SUS304 stainless steel to investigate the effect of the surface-activating element oxygen on the weld shape and analyze the properties of argon arc and helium arc and their effects on the weld shape. The results show that the change of the Marangoni convection induced by different oxygen contents can be considered as one of the principal factors to increase penetration. The plasma drag force from the argon arc has obvious effect on the weld shape. Compared with the argon arc, the hehum arc is more constricted, the welding current density is much greater and the much more heat flux is transferred into the weld pool, which increase the inward convection induced by the electromagnetic force, thus the deeper weld depth can be obtained.The calculated weld D/W ratio agrees with that of the experiment.     

聚焦电流对电子束填丝焊接焊缝几何特征的影响

通常情况下,电子束焊接工艺研究时将聚焦电流作为焦点位置的主要表征参数.电子束填丝焊接时,通过改变聚焦电流,可以控制束流的焦点位置.不同的焦点位置决定了束流到达工件表面时的能量分布,直接影响到焊丝及母材的熔凝状况,进而对电子束填丝焊接焊缝截面几何形状具有重要影响.通过改变聚焦电流、其余参数不变,能够得到聚焦电流与焊缝截面形状、焊缝横截面面积、熔深、表面熔宽、半熔深处熔宽、余高等焊缝截面几何参量之间的关系,对优化电子束填丝焊接工艺参数具有积极参考意义.     

焊缝形状对性能影响的层次分析法综合评价

通过选用适当的电子束焊接工艺,可得到四种不同形状的电子束焊缝,分别为钟罩形、漏斗形、楔形和钉形.对不同焊缝形状的电子束焊接接头进行了力学性能试验,并利用所建立的层次分析数学模型,综合评价了焊缝形状对力学性能的影响.结果表明,焊缝形状对接头的拉伸性能、疲劳性能和显微硬度有一定的影响.四种焊缝形状接头的综合性能层次分析法总...     

Neural network modeling for weld shape process of P-GMAW

Weld shape control is a fundamental issue in automatic welding. In this paper, a double side visual system is established for pulsed gas metal arc welding （ P-GMAW） , and both topside and backside weld pool images can be captured and stored continuously in real time. By analyzing the weld shape regulation with the molten metal volume, some topside weld pool characterized parameters （WPCPs） are proposed for determining penetration in butt welding of thin mild steel. Moreover, some BP network models are established to predict backside Weld pool width with welding parameters and WPCPs as inputs.     

微量活性组元氧对焊接熔池Marangoni对流和熔池形貌影响的数值模拟

针对SUS304不锈钢的定点钨极惰性气体保护焊过程,建立三维瞬态定点热源作用下的焊接熔池数学模型,系统研究了不同氧含量下的熔池温度场、速度场以及熔池形貌演变过程.结果表明:随着熔池中活性组元氧的增加,熔池内的对流模式经历了以外对流为主、内外对流共存到以内对流为主的演变过程,熔池形貌由浅且宽形、"勺"形变成深且窄形.熔池中微量氧直接影响熔池表面张力温度梯度系数,改变熔池表面Marangoni对流模式和熔池最终形貌.当氧含量低于80×10-6时,熔池表面以外向Marangoni对流为主,熔池形貌宽且浅;当氧含量超过120×10-6时,熔池表面以内向Marangoni对流为主,熔池形貌窄且深;当氧含量处于(80-120)×10-6之间时,熔池形貌为"勺"形,并且随时间的增加,熔池内外对流区域逐渐变小,内对流区域逐渐变大.定点联合保护焊实验结果表明,熔池形貌变化规律的模拟结果与实验结果吻合.     

搅拌针形状对搅拌摩擦焊焊缝截面形貌的影响

采用镶嵌异种材料作为标识材料的方法,用不同搅拌针形状的搅拌头,进行了搅拌摩擦焊试验.结果表明,搅拌针形状影响焊缝塑化金属流动的行为,导致焊缝截面形貌发生变化.搅拌针表面的反螺纹使搅拌针周围塑化金属向下流动,迫使搅拌针端部周边金属向上运动,焊核中心处于焊缝横截面下部;正螺纹使搅拌针周围塑化金属向上流动,迫使轴肩下方及周边金属向下运动,焊核中心处于焊缝横截面上部.改变搅拌针形状及长度,可以改变搅拌针下方及附近区域塑化金属的流动形态,从而改变焊缝底部的成形及包铝层进入焊缝的深度.     

非对称角根焊中焊枪偏移与熔透形态的关系

中厚板单侧开V形坡口角焊缝由于两侧结构不对称,根部焊接时散热差异大,易产生未熔合缺陷. 为保证根部打底焊良好熔透成形,提出根据正面熔池形貌变化实时调整焊枪角度的策略,提升焊接熔透质量. 结果表明,随着焊接角度变化,焊枪相对熔池发生了有规律位置偏移. 对采集到的正面熔池图像进行中值滤波等处理后获取焊枪中心的位置坐标,并研究了不同角度焊接的内部熔透形态,建立了熔池正面焊枪位置偏移量与内部熔透形态的定量关系,为利用正面熔池特征信息预测控制焊接内部熔透形态提供了一种新的方法.     

基于线形化算法的熔池三维形状提取

在自动化焊接过程中,焊接熔池形状是判断焊接质量的主要依据.熔池三维形状包含有更丰富的焊接质量信息,采用阴影恢复技术对熔池图像进行恢复.一种快速的线形近似求解方法被用来求解焊接反射图方程,得到了熔池高度迭代式.采用Kalman滤波的思想,完善了该算法实际执行过程中可能出现的问题.试验熔池图片验证了该算法是快速并且有效的.     

Modeling the keyhole shape and dimension in plasma arc welding

It is of great significance to model the keyhole shape and dimensions to optimize the plasma arc welding process parameters. In this study, through employing a combined volumetric heat source mode, the weld pool in keyhole plasma arc welding is determined firstly, and then the dynamic force-balance condition on the interface between the plasma jet and the molten metal is dealt with in describing the keyhole formation inside the weld pool. The effects of welding current on the shape and size of keyhole are numerically analyzed. The sharp transformation from a partial keyhole to a full-penetration keyhole is quantitatively demonstrated.