MAG焊熔池图像特征及可用信息分析

针对MAG焊焊接过程的特点,采用被动式视觉传感的方式,利用近红外CCD摄像机,配合1064nm窄带滤光片和0.1%中性减光片组成的复合滤光系统,很好地排除了弧光的干扰,采集到大量高清晰的MAG焊短路过渡、射滴过渡、射流过渡熔池图像.利用数字图像处理技术对熔池图像进行图像处理,并提取出反映焊接质量的图像特征信息.对于单幅熔池图像进行了灰度分析,并提取了三条熔池图像等值轮廓线;对于连续多帧熔池图像,提出了利用熔池图像差影检测和熔池图像平均灰度来研究MAG焊焊接过程的新思路,为熔化极气体保护焊焊接过程质量控制奠定了基础.     

基于遗传算法的焊接熔池检测

对焊接熔池图像的视觉检测新方法进行了深入地研究。以TIG焊为研究对象,首先搭建了焊接试验平台,实时获取焊接熔池图像。同时选取了中心波长为650 nm的窄带滤光片与7#减光片组成复合滤光系统,对焊接过程中产生的弧光进行过滤。在此基础上,研究了基于遗传算法的熔池图像阈值分割方法,给出了图像算法的处理流程。与传统的Otsu方法相比,GA处理法能提取到更为丰富的熔池及焊缝信息。为进一步去除弧光对熔池图像所产生的干扰,还对GA阈值分割后的图像进行了腐蚀、Sobel边缘检测处理,较好地提取了熔池边缘,为后期的焊接过程控制提供更丰富的信息。     

基于视觉的焊接缺陷熔池图像特征探讨

针对MAG焊电弧光谱特点,采用被动式视觉传感方法,利用CCD摄像机配合近红外复合滤光系统消除弧光干扰,获取MAG焊熔池图像.从MAG焊焊接缺陷产生的机理及熔池流态出发,采用同步对比试验,研究了熔池图像特征与焊接缺陷的映射关系,提取出表面气孔、焊塌、焊穿等焊接缺陷所对应的熔池图像特征.结果表明,一种焊接缺陷往往有多种视觉图像特征,通过熔池图像特征判断表面气孔、焊塌、焊穿等焊接缺陷具有良好可行性,为基于视觉的焊接缺陷自动在线预测提供了技术依据.     

基于视觉传感的脉冲TIG焊熔池一次图像获取的研究

依据弧光光谱理论，采用辅助光源及复合滤光技术，有效地解决了焊接区熔池成像的干扰和清晰度差等问题，研究了滤光片与辅助光源对成像质量的影响和作用。试验结果表明，同普通图像采集方法相比，该系统获得图像的清晰度得到明显的提高，可以用于焊接过程的实时监控。     

射流过渡熔池视觉检测与轮廓提取

分析研究了弧焊熔池视觉传感方法。针对射流过渡熔池,分别采用405nm和1064nm窄带滤光片组成的复合滤光系统取得了各自的熔池图像,比较发现采用1064nm的复合窄带滤光系统取得了清晰的熔池图像。分析了射流过渡熔池图像特征,基于该特征,通过高斯滤波、灰度拉伸和边缘检测等计算机图像处理技术,获得了清晰、连续的熔池轮廓。     

用于铝合金MIG焊的机器人熔池视觉传感系统

建立了用于铝合金脉冲MIG焊熔池图像检测的机器人视觉传感系统。介绍了传感系统的光学参数应用窄带滤光的方法成功解决了强弧光干拢。通过大量试验,获取了清晰的焊接熔池区图像,并利用形态学方法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。     

基于GMAW根焊熔池图像特征的焊接偏差识别

由直接拍摄电弧式视觉传感方法获取的熔池图像信息量丰富,可为焊接偏差信息自动识别提供基础数据。建立GMAW根焊熔池图像采集系统,其中CCD像机集成窄带滤光片排除弧光干扰,获取清晰熔池图像。通过开发熔池图像边缘检测算法,提取熔池及焊丝轮廓信息,在此基础上确定熔池的熔宽特征及偏差系数。开展了焊丝相对坡口中心偏差量为0,1,2 mm的根焊试验,分析偏差系数随焊丝偏差量的变化规律,并通过焊丝偏差量为0.5 mm时的根焊试验进行验证。试验结果表明:偏差系数随焊丝偏差量的增大单调变化,且与焊丝偏差量有一定的映射关系,因此可通过计算熔池图像中的偏差系数来确定焊接偏差量。     

基于结构光投影的焊接熔池图像获取与处理

建立一种主动视觉传感系统,以小功率激光器作为主动光源投射激光到特制光栅上,在焊接熔池表面形成变形激光条纹,用加了窄带滤光片和中性滤光片的CCD在系统另一侧实时拍摄熔池图像。选取合适的激光入射角度和CCD拍摄角度,较好的避开弧光对熔池图像的干扰,采集到熔池区变形激光条纹。对熔池图像特征进行分析,变形的激光条纹反映了熔池的下塌或上凸状态;成功提取熔池边缘和激光条纹边缘;通过标定、计算得到熔池正面几何参数,为今后实时检测焊接熔池表面的三维信息奠定了基础。     

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。     

焊接现场脉冲GTAW熔池图像动态检测

通过熔池的动态观测可以获得焊接过程的稳定性和连续性等信息.熔池的动态观测目前基本上停留在试验室阶段,焊接现场对熔池进行观测在改进工艺和指导生产等方面更具意义.针对焊接现场焊接电源不能修改,非计算机可控,电流电压波形未知等问题,在焊接现场建立了一套焊接熔池图像动态检测系统.根据焊接现场脉冲GTAW的特点,采用"外同步取像"方式确定了焊接现场取像的关键制约因素--取像时刻;并利用电弧光谱分析建立了减小弧光干扰的复合滤光系统;在适合的取像时刻,CCD摄像系统配合复合滤光系统,在焊接现场检测到了清晰的熔池图像.     

基于红外透过滤光片的P-GMAW熔池图像传感

被动视觉熔池传感技术常采用窄带滤光片使熔池辐射较强而弧光较弱的某波长范围内的光进入摄像机,以抑制弧光干扰获得较清晰的熔池图像.在分析熔池辐射光谱分布、电弧光谱分布和摄像机光谱敏感曲线等影响熔池成像因素基础上,文中提出采用红外透过滤光片拍摄熔池图像,最大程度利用近红外波段熔池辐射能量高而电弧辐射弱的特点,同时透光波长范围的增加也避免了摄像机敏感性不足而导致的成像质量下降问题.P-GMAW熔池传感试验结果表明,红外透过滤光片能够较好的抑制弧光,在脉冲电流峰值和脉冲电流基值期间均可获得清晰和细节丰富的熔池图像.     

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…     

Experimental determination of weld pool geometry in gas tungsten arc welding

Abstract

Based on the analysis of the gas tungsten arc welding (GTAW) arc spectrum, a composite light filter is designed. This filter and a normal charge coupled device camera form a vision sensor, which observes the GTAW weld pool from the topside of the workpiece. During the welding process, the captured image brightness is adjusted according to the magnitude of the welding current using software, and comparatively distinct images of the weld pool are obtained. The weld pool geometry is measured through an image processing algorithm developed by the present authors. The algorithm requires less than 70 ms to process an image frame in a 100 MHz main frequency computer, and therefore meets the requirements of real time measurement.     

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。     

Modeling the radiometric imaging process of weld pool

In the vision monitoring or controlling the arc welding process, it is a prerequisite to get a clear image of weld pool. However, the disturbance of arc radiation makes imaging of weld pool difficult and optical filters are usually used to improve the image quality. In this paper, a radiometric imaging model is established to investigate the influence of the filter on the image quality of the weld pool, in which the spectral distribution of weld pool radiation, the spectral transmittance of the filter, the spectral sensitivity of the camera are all considered. With the proposed model, the influence of the factors on weld pool imaging can be inferred and the selection of optical filters is discussed.     

Weld pool vision sensing and image processing for GMAW

It is difficult to acquire satisfied weld pool image by CCD sensor during gas metal arc welding(GMAW), for arc disturbs violently, welding current is great and working frequeacy is high. By using CMOS vision sensor to GMA W process, the vivid weld pool image is collected at any time, furthermore, whose gray compression ratio is controllable by sensor hardware circuit developed. Acquired weld pool image is firstly pre-processed by using Wiener filter and Ostu threshold segmentation algorithm. Subsequently separation between weld pool intage and cathode mist region is conducted by means of mathematical morphological algorithm, and the edge of weld pool image is extracted by using Prewitt algorithm.     

GMAW短路过渡焊接熔池的视觉检测

针对GMAW短路过渡焊接过程的熔池视觉检测,采用普通工业CCD摄像机,通过光谱分析选择窄带复合滤光器。设置了CCD摄像机曝光时间,分析短路过渡电压波形,确定了CCD摄像机采集时刻并设计了短路检测及CCD摄像机外触发电路,准确地将CCD摄像机的曝光时刻定位于短路过渡阶段。提出了正前方小角度和正后方大角度的图像采集方式。结果表明,采用以上图像采集方案,利用普通工业CCD摄像机可拍摄到连续清晰且不失真的熔池图像。并设计了图像处理算法,提取出完整的熔池边缘。