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。     

基于结构光的水下焊接熔池宽度在线检测

直接拍摄水下焊接熔池图像来检测焊接熔池宽度实现难度较大,提出了一种通过成形焊缝结构光条纹图像来完成水下焊接熔池宽度在线检测的方法.将装有防水罩的激光结构光视觉传感器安装在焊枪之后置于水下,针对水下成形焊缝图像特点,经图像加窗、拉普拉斯锐化、二值化以及数学形态学滤波和图像细化处理,就能够在线获得焊接熔池宽度.结果表明,处理过程速度快,检测结果精度高.当条纹检测点和熔池中心之间的距离小于35 mm时,焊接熔池宽度相对误差可控制在3%以内.     

水下焊接机器人视觉传感系统图像干扰因素分析

水下焊接机器人视觉传感系统在焊接过程中实时的对焊缝图像进行提取,通过一系列的图像处理算法,识别出焊缝位置,得到焊缝与焊枪之间的位置偏差,通过控制算法,实现焊缝跟踪的目的.在图像提取的过程中,会有各种各样的干扰,如泥沙干扰、弧光干扰、水泡气泡干扰、水对光的散射等各种干扰.着重分析了水下焊接机器人视觉传感系统图像提取的各种干扰因素,并对各种干扰因素产生的原理加以研究分析,并在此基础上,对如何去除各种干扰因素的方法--"二步干扰因素去除法"进行了简要的分析.     

激光焊接过程焊缝跟踪传感方法

激光焊接已经成为焊接制造业中最具发展前景的焊接技术。在激光焊接过程中必须依靠先进的焊缝跟踪系统来保证焊缝和激光束的精确对中以获得良好的焊件,传感技术的应用为焊缝的实时跟踪提供了最有利的解决方案。综述了国内外最新结构光视觉传感、红外线传感、同轴视觉检测、磁光成像传感检测技术的原理及其优缺点,并给出应用实例加以说明。     

智能视觉技术在焊接系统中的应用

介绍了最新的激光视觉传感技术在机器人焊缝搜索定位、机器人或专机自动化焊缝跟踪及智能化激光焊接系统中的应用。设计的Sense-I/D和SF/D传感器能实现快速精确地搜索定位焊缝,而且能最大限度地减少对焊枪可达性的影响;先进的Mini-I/D激光传感系统可以简单而可靠地实现焊缝跟踪,在焊接中能够根据所测量的间隙和错边等数据实时地调整焊接过程参数;Digi-Las数字激光焊接头包含了焊缝搜索位、焊缝跟踪、焊接参数自适应控制及焊缝成形和表面缺陷检测功能。应用适合焊接的智能化激光视觉传感技术,可提高焊接质量和生产效率,降低焊接生产成本,有效提高焊接产品质量和价格的竞争力。     

大功率光纤激光焊接熔池特征提取技术研究

本文针对大功率光纤激光焊接不锈钢板紧密对接焊缝,建立了一个熔池动态信息的近红外图像检测系统,用于焊接熔池视觉信息的采集。应用可见光波和红外光波段滤光组合技术解决了焊接过程中飞溅、等离子体和红外辐射的干扰,在近红外高速摄像机获取清晰的熔池区域图像的基础上,研究了大功率光纤激光焊接熔池图像特征的提取方法,为焊缝跟踪和焊接质量控制提供可靠的视觉信息检测。     

适合焊接应用的智能激光视觉传感技术

介绍了最新的激光视觉传感技术在汽车、造船、管道和铁路车辆等领域的自动化电弧焊接和激光焊接中的应用.先进且可靠的数字激光传感系统保证了电弧或激光热源能准确地对中准焊缝.在焊接过程中能够根据所测量的间隙和错边等数据实时地调整焊接过程参数,并在线检测焊后的焊缝成形和表面缺陷.从而保证焊接质量,并提高生产效率,降低总体焊接生产成本.应用这些适合焊接的智能化激光视觉传感技术.可以有效地提高焊接产品的质量和价格的竞争力.     

基于激光视觉传感的焊缝图像采集系统研究

激光视觉传感作为目前最有发展前景的焊缝跟踪方法，已引起了人们的普遍关注，并逐步在焊接生产中得到了推广应用。而激光视觉传感焊缝跟踪过程中，实时获取的焊缝图像质量好坏，直接关系到后续图像处理的难易程度，最终影响系统的精确性和可靠性，因此实时获取优质的焊缝图像具有重要的意义。文中从焊缝图像采集系统的硬件组成、工作原理、软件设计等方面分别进行了分析与阐述。试验结果表明，该系统能够很好地完成焊缝图像的实时采集与显示，获取的图像清晰且特征明显，能够很好地满足焊缝跟踪的性能要求。     

焊缝图像特征信息识别过程中扫描激光视觉传感技术的应用

以焊缝特征信息识别过程中扫描激光视觉传感技术为研究对象,针对视觉传感技术对于厚板和较深的焊缝坡口应用中精度较低的问题,采用基于扫描激光的光觉传感技术,研究出了一种焊缝图像信息预处理和图像信息特征点的提取方法,并完成了相关算法的优化。基于整体到局部的思想,使用斜率极值法和斜截距法分别对直角和斜角拐点进行了有效提取。实验证明所提出的扫描激光传感技术具有检测速度快和检测结果精度高的特点。本研究对于厚板和深焊缝坡口的图像信息识别具有一定的指导意义。     

基于极线约束与激光标识的空间焊缝的立体视觉检测

针对安装在焊接机器人末端的双目立体视觉系统,建立了左右图像坐标的极线约束方程.采用极线约束和激光标识相结合的立体视觉匹配方法,完成了相交圆管马鞍形空间焊缝的立体视觉检测.结果表明,含激光条纹的焊缝图像,经细化、去毛刺处理后,可以得到分段光滑的曲线,通过曲线奇变点检测与曲线—极线相交点检测两种方法的融合,实现了空间焊缝检测点在左右图像中的可靠匹配,从而提高了焊缝及周边结构立体视觉检测的准确性.对检测的马鞍形焊缝及周边圆管的三维数据进行了重建,与实际结构尺寸比较误差小,满足一般机器人自动焊接过程中的焊缝检测要求.     

CO2焊接熔池直接视觉图像传感研究

应用被动式视觉传感方法进行CO2焊焊接熔池的形状检测。为了消除弧光干扰并获得清晰的熔池图像，设计了由窄带滤光片、中性密度滤光片和普通焊接滤光片构成的复合滤光系统。基于CO2焊焊接弧光的光谱分布特征，首先确定了窄带滤光窗口机心波长为632．8nm。然后，通过实验确定了中性密度滤光片和普通焊接滤光片的规格，以及它们与窄带滤光片的最佳组合方式。图像检测实验结果表明，该复合滤光系统有效地消除了弧光干扰，获得了高质量的熔池图像。同时，对CO2焊焊接熔池的图像特征进行了初步分析，为进一步进行熔池图像处理和焊缝成型控制的研究奠定了基础。     

脉冲熔化极气体保护焊熔池的视觉传感与实时控制

研究对脉冲熔化极气体保护焊（GMAW）熔池过程采用视觉传感与实时控制方法的可行性问题。由于GMAW过程的熔滴过渡现象的复杂性，尝试模拟焊工通过观察熔池变化等因素来调整焊接参数获取满意的焊缝成形的行为。建立了脉冲GMAW过程熔池视觉传感系统，宏观上将熔滴过渡对熔池特征的影响作为黑箱过程处理，根据脉冲GMAW弧光光谱分布和熔池图像特征提取，实现对脉冲GMAW熔池动态过程的实时检测。采用辨识算法建立焊接动态过程的数学模型，进而设计脉冲GMAW熔宽的PID控制器，实现对脉冲GMAW熔池宽度的实时控制。试验表明，建立的视觉传感系统、图像处理算法以及控制器设计检测与控制熔池变化在一定程度上的能够满足脉冲GMAW焊缝宽度的实时性与精度要求。     

Vision-based detection of weld pool width in TIG welding of copper-clad aluminum cable

In order to realize automatic control of the width of weld pool, a visual sensor system for the width of weld pool detection is developed. By initiative arc light, the image of copper plate weld pool is taken back of the torch through the process of weakening and filtering arc light. In order to decrease the time of processing video signals, analog circuit is applied in the processing where video signals is magnified, trimmed and processed into binary on the datum of dynamic average value, therefore the waveform of video signals of weld pool is obtained. The method that is used for detecting the width of weld pool is established. Results show that the vision sensing method for real-time detecting weld pool width to copper-clad aluminum wire TIG welding is feasible. The response cycle of this system is no more than 50 ms, and the testing precision is less than 0. 1 mm.     

无坡口对接焊缝特征角点检测方法

针对无坡口平板对接焊缝,研究一种应用线结构光传感的角点检测原理实现焊缝特征检测与跟踪的方法.与基于线结构光形变特征检测焊缝位置的传统方法不同,根据激光条纹在焊缝处的灰度变化,运用图像形态学处理方法,提取焊缝中心特征.计算图像每列邻域内灰度值和,运用中心差分方法,提取焊缝图像感兴趣区域.再依据角点检测原理,确定焊缝中心亚像素级坐标位置,通过简单快速的系统标定,得到焊缝实际位置偏差.结果表明,对焊缝间隙为0.2 mm左右的对接焊缝进行跟踪试验,平均误差均保持在0.1 mm以内,满足焊缝跟踪精度要求.     

三光路熔池图像的视觉注意特征提取

焊缝跟踪和熔透控制都是焊接质量控制中的重要部分.试验采用三光路视觉传感系统,在铝合金脉冲GTAW焊接过程中,三个光路同时采集熔池正前方、斜后方、斜下方图像,并投影到同一幅图像上.图像包含了焊缝、正面熔池和背面熔池等丰富的信息.采用视觉注意的方法找到图像各部分与熔池特征参数相关的小区域进行处理,将图像中包含的熔池特征参数提取出来.结果表明,视觉注意方法用于焊接过程中熔池特征的实时检测时,由于只处理感兴趣的小区域,比一般方法具有更高的明确性以及高效性.     

海底管道干式高压焊接跟踪轨迹的识别

干式高压TIG焊接法是海底输油(气)破损管道修复所用的重要的、焊接质量较高的连接方法,而自动化焊接又是解决潜水员焊接效率低下的有效途径,焊缝跟踪技术则是保证焊接过程正常进行和焊缝质量的关键技术.设计了能克服环境压力影响的CCD图像摄取装置,研究了一套焊缝跟踪路径识别算法.运用直方图均衡化方法强化坡口与非坡口的差别,增加焊缝图像的理解性.提出了以图像灰度最低值拟合成的曲线将整个图像分为两个部分的图像分解法,提高了图像识别目标的焊缝坡口部分所占的比重,有利于二值化阈值的选取.采用基于数学形态学的二值图像边界识别方法分离出焊缝边界,用Hough变换法确定坡口边线位置,最后用图像分解逆过程经合并后识别出坡口所在的位置.所提出的方法组合后抗干扰能力强,计算速度快,为进一步实现自动化焊接奠定了基础.     

脉冲GTAW焊接区视觉图象传感系统

设计了一套用于焊缝成形质量控制的脉冲GTAW焊接区图象传感系统,可同时同幅获得熔池正前方、正后方和背面等三个角度的图象。复合滤光技术配合低的取像电流,有效地克服了弧光的影响,所获得的图象清晰度高、对比性强、信息丰富,为深入研究脉冲GTAW的动态过程提供了有利的工具。     

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。     

射线检测图像中焊缝和缺陷的提取方法

针对射线检测图像中焊缝和缺陷难于准确检测提取问题,基于逐级局部化处理,提出了一种实用的检测方法.方法充分利用了图像本身已包含的信息,首先通过条带区域特征检测确定焊缝区域在原始图像中的大致位置,然后通过列灰度波形分析确定焊缝边界和缺陷所在的局部区域,并粗分标记区域类型为非裂纹类和裂纹类,最后分别采用基于分水岭变换和Bea...