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。     

基于蚁群算法的铝合金MIG焊熔池边缘检测

针对铝合金MIG焊熔池边缘提取问题,建立了视觉传感和采集的实验系统并提出和设计了基于蚁群算法的熔池图像处理程序.介绍了系统与算法的结构,同时与基于Sobel算子、Canny算子的熔池边缘提取结果进行了对比.结果表明蚁群算法在熔池图像的分割和特征提取性能上具有一定的优异性.通过该算法提取的铝合金MIG焊接熔池清晰边缘,可以有效地克服熔池图像信号中的噪声,阴极雾化区的影响,为实现铝合金MIG焊过程实时检测与控制奠定了理论基础.     

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.     

铝合金脉冲MIG焊焊丝伸出长度视觉检测控制

针对铝合金脉冲MIG焊过程焊丝伸出长度的视觉控制进行了研究.设计了基于视觉传感的焊丝伸出长度模糊PID闭环控制系统,采用基于xPC的实时目标环境,建立了铝合金脉冲MIG焊快速原型的控制平台,并进行了铝合金脉冲MIG焊焊丝伸出长度视觉控制试验.结果表明,在铝合金脉冲MIG焊过程中,视觉传感的方法能够满足焊丝伸出长度稳定性...     

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。     

铝合金双脉冲MIG焊熔宽控制

针对铝合金中厚板恒定规范焊接过程中的热积累效应强、焊缝熔宽逐渐变宽甚至出现焊塌等问题,提出了基于视觉实时传感的熔宽变化,并通过改变周期性双脉冲中的高能脉冲时间即双脉冲占空因数来调节热输入进行熔宽控制的方法,并建立了基于Labview的熔宽视觉传感和xPC Target实时目标环境的快速原型控制系统来进行闭环控制.结果表...     

基于脉冲电流参数的铝合金脉冲MIG焊过程控制

铝合金脉冲MIG焊弧长稳定性直接影响焊接过程稳定性及焊缝成形,为使其焊接过程稳定,获得高质量焊缝,通过焊接工艺试验研究了脉冲电流参数变化对弧长稳定性的影响规律,建立了铝合金脉冲MIG焊弧长与脉冲电流参数间的动态变化数学模型,并利用Matlab/Simulink软件进行了弧长对脉冲电流占空比、脉冲电流频率变化的动态响应仿真分析,同时进行了控制脉冲电流占空比、频率来稳定弧长的平板堆焊工艺试验研究.结果表明,所建立的数学模型能很好地反映铝合金脉冲MIG焊过程,通过调节脉冲电流占空比、频率参数可实现铝合金脉冲MIG焊稳定焊接,获得成形美观的焊缝.     

基于LabVIEW的双脉冲MIG焊系统研究

LabVIEW具有编程语言图形化、开发周期短和难度低的特点。在LabVIEW开发环境下,结合NI公司的数据采集卡搭建了双脉冲MIG焊系统,能够采集电流、电压和控制输出,并实时显示双脉冲波形。设计了多组双脉冲实验,验证了双脉冲MIG焊焊接系统可行性。实验结果证明,基于LabVIEW的双脉冲MIG焊系统可以实现焊接要求,焊接过程良好,能形成良好的鱼鳞纹焊缝。     

基于动态模糊神经网络的铝合金脉冲MIG焊接过程解耦控制分析

针对铝合金脉冲MIG焊接过程参数间强耦合、不稳定等关键问题,在介绍DFNN结构、学习算法基础上,设计了基于D-FNN的解耦控制器,并对同步、非同步与加干扰脉冲输入信号下分别对以脉冲电流占空比、送丝速度为输入量,以焊丝伸出长度(干伸长)、焊缝正面熔宽为被控量的铝合金脉冲MIG焊多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)过程进行了动态解耦控制仿真研究,仿真结果表明,D-FNN控制器能够实时进化规则,动态调整学习因子,实现了MIMO过程的完全解耦,满足焊接实时控制要求且具有快的响应速度、较好的鲁棒性,为铝合金脉冲MIG焊MIMO过程稳定焊接提供了一种新型的实时解耦控制方法.     

铝合金脉冲MIG焊过程解耦控制模型及仿真

针对铝合金脉冲MIG焊存在多参数强烈耦合并严重影响过程控制稳定性的问题,建立了其多输入多输出(MIMO)控制模型.在此基础上,运用多变量控制理论,设计了神经网络PID多变量强耦合时变控制系统.介绍了该控制器的结构和算法,分析了控制对象的特点,对铝合金脉冲MIG焊过程进行了仿真.结果表明,采用神经网络PID控制的神经网络对象逆模型解耦控制系统结构和解耦算法来控制铝合金MIG焊接过程,取得满意的动态和稳态性能.为实现铝合金脉冲MIG焊过程控制奠定了理论基础.     

基于复合视觉和形态学模糊检测的GMAW焊过程质量控制

视觉图像检测是实现GMAW焊接质量控制的重要步骤。针对焊接图像稳定性差、噪声大的特点,提出了一种基于复合视觉和形态学模糊检测的算法。该算法采用双CCD采集焊接视觉图像并使用数学形态学理论处理图像,通过将该图像检测算法应用于焊接动态过程中的熔池图像处理,结合闭环模糊PID控制理论,一套完整的GMAW焊过程质量控制系统得以实现。MAG焊工艺试验表明,该控制系统可以有效地克服焊接过程中的外界干扰,从而保证焊接质量的稳定。     

铝合金焊接图像焊缝位置和间隙提取

基于自行设计的CCD被动视觉传感系统,在仅依靠电弧光照明的情况下,实现了钨极氩弧焊过程中实时提取清晰的熔池正前方图像.通过分析退化恢复、平滑后的图像间隙处灰度值特点,采取了特定区域自动域值分割、空穴检出法统计各8-连通域面积、基于8-领域面积阈值去噪、面积统计转换等步骤可以求得间隙值,进一步进行间隙细化,最后采用Hough小变换对细化后的间隙点进行拟合,检测出焊缝位置.     

基于焊缝纹理特征的视觉识别方法

基于焊缝纹理特征的视觉识别方法,对于在多层多道焊的后续焊、盖面焊步骤中实现焊缝自动跟踪具有重要意义.从充分利用焊缝图像纹理特征的思路出发,分别对焊缝视觉识别的两个步骤(图像处理和位置识别)进行了方法探究和算法设计.在图像处理中使用了±45.的Sobel算子进行边缘检测,在位置识别中结合了投影法和区域积分的方法,用以确定焊缝中轴线的位置.结果表明,提出的方法在原理上简单易行,且能够同时满足实时性和准确性的要求.     

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。     

电弧焊接焊缝偏差方法研究

焊缝跟踪技术是自动电弧焊接的一个重要研究领域,实现精确的焊缝跟踪对于提高焊接质量具有非常重要的作用。而要实现精确的焊缝跟踪,焊缝偏差(即焊缝中心与电弧的偏差)检测技术是一个关键。通过图像处理技术,选取熔池图像处理区域(包括熔池前端与熔池前端部份焊缝),并将熔池图像质心作为分析焊缝偏差的特性参量,研究利用熔池特性参数来建立焊缝偏差测量视觉模型的方法。     

基于视觉图像处理的铝合金交流TIG焊阴极清理区域的研究

介绍了方波交流钨极氩弧焊的工艺特点以及铝合金焊接过程中β(正半波电流占整个周期电流的比例)对阴极清理作用的影响。针对铝合金交流TIG焊电弧的特点,合理选择CCD、滤光系统构建了被动视觉传感器和图像采集处理系统。比较三种β值时铝合金交流TIG焊接的阴极清理作用,采用图像处理技术提取阴极清理区和焊接熔池的边缘,获得了阴极清理区域和熔池宽度。通过与实际测量比较表明,采用被动视觉传感技术和图像处理方法可以准确反映阴极清理作用,通过图像处理获得的熔池尺寸与实测值基本吻合。     

继电器引线的逆变电阻点焊质量智能监测

采用了人工神经网络技术对继电器制造中铜线在磷铜片上的点焊进行了质量监测.利用BP(back propagation)神经网络模型及其算法,建立以焊接电流和电极间电压作为输入参量、焊点拉剪强度作为输出参量的神经网络质量监测模型.在Matlab中对不同隐层节点和转移函数的模型进行仿真,选择合适的隐层节点数和转移函数.在逆变电阻点焊机上进行了试验验证,表明所建立的人工神经网络质量监测模型的精度能满足工程应用的要求.     

激光焊接过程视觉传感技术的发展现状

比较了目前激光焊接过程监测中常用的CCD和CMOS两种类型视觉传感器的性能,介绍了激光焊接过程视觉传感技术的难题及其解决方案以及常用的成像信号提取光路,综述了激光焊接过程同轴和旁轴视觉传感技术的各自特点以及国内外在这方面的研究现状.分析认为,日本在主动视觉传感技术研究方面比较先进,而德国在被动式同轴视觉传感检测的研究上处于领先地位,并且已有成型的产品推出.国内在这方面的研究已经起步,但与国外相比在系统研发上还有较大差距.目前激光焊接过程视觉传感检测技术主要用于激光焊接机理等研究工作,将其应用于实际生产是激光焊接过程视觉监测技术的研发方向.     

焊接视觉图像质心算法及其特性

从焊接视觉图像质心计算公式出发,根据图像灰度与视觉传感器响应电压值的关系、响应电压值与检测部位的发射率及光谱辐射强度等关系,由熔池特性,推导并建立了焊接视觉图像质心与焊接区各点温度间关系模型.通过焊接温度场的数值化,得到图像质心与焊缝中心关系模型的数值解及关系曲线,证明了视觉图像质心与焊缝中心存在相关性,为基于图像质心的焊缝跟踪算法提供理论依据.分析了质心算法的特性,为进一步研究实时焊接图像的质心及算法打下理论基础.     

Review of laser welding monitoring

Laser welding, as a highly efficient processing technology, has been widely applied to manufacturing industry. This paper makes an overview on real time monitoring of laser welding. It begins with a detailed introduction to six typical sensors (photodiode, visual, spectrometer, acoustical sensor, pyrometer, plasma charge sensor) in laser welding detection. Then it makes a review on multi-sensor fusion technology in both laser welding monitoring and adaptive control. Last, subjects for future research concerning welding monitoring and control have been proposed. The paper concludes that the real-time monitoring of laser welding can provide a great amount of valid information about welding status to help effectively identify weld defects and realize adaptive control.