基于二维小波变换及图像模式识别的焊缝坡口识别

采用二维小波变换及二值化方法处理初始条件下管道焊缝坡口图像,获取焊缝坡口纹理信息,作为模板。 对后续坡口图像进行同样的小波变换及二值化处理,利用模式识别方法获取后续图像焊缝坡口及其中心线的基本 位置信息,研究的焊缝坡口识别算法为实现自然光下焊缝坡口实时跟踪提供了理论依据。     

V型焊接坡口中心的高精度提取方法

焊缝跟踪精度对焊缝成形质量有很重要的影响,V型坡口是一种最常见的焊接接头。提出了一种提高激光视觉机器人跟踪V型坡口精度的软件措施,介绍了提取V型坡口中心亚像素级坐标的方法。采用多尺度的LOG(Laplacian of Gaussian)算子检测焊接坡口特征边缘,在分析图像灰度直方图的基础上选取适当的阈值进行二值化。用曲率极值的角点检测法从细化后的图像中提取焊接坡口中心点像素级图像坐标,然后对此点邻域的梯度值进行拉格朗日多项式插值求得亚像素级坐标。实验结果表明,该方法简单可行,能满足机器人焊缝跟踪的实时性要求。     

多层焊填充层焊道图像处理及边缘提取

结合二维小波变换方法与数学形态学方法对多层焊填充层焊道图像进行处理,实现对焊道边缘及坡口边缘的提取。首先通过对图像进行小波变换获取明区及暗区信息,鉴于坡口边缘及焊道边缘两端暗区及明区的峰值绝对值大于其他位置,将图像小波变换结果进行二值化处理,取对应峰值的位置信息。然后根据图像明区及暗区的峰值所处位置特征采用图像形态学方法对其进行处理,最后提取焊道及坡口边缘。采用该方法获取的边缘与实际焊道及坡口边缘吻合。     

斜率表征与卡尔曼滤波的焊缝跟踪方法研究

针对V型坡口中厚板对接焊焊接过程中存在的系统噪声和测量噪声的问题,采用了斜率分析与卡尔曼滤波相结合的方法进行了焊缝跟踪。使用激光视觉传感系统采集了V型坡口的条纹图像,获取了测量系统内外标定参数,通过锯齿靶标建立了焊缝特征点坐标转换模型;提出了一种基于极值法的边界约束灰度平方加权重心法,提取出了激光条纹线的中心点,采用斜率分析法寻找到了激光条纹中心线拐点,对每一段条纹中心线通过最小二乘法拟合求交,提取出了焊缝特征点;利用卡尔曼滤波方法对系统噪声和测量噪声进行了优化;对V型坡口进行了厚板对接焊试验,焊炬能始终对准焊缝中心。研究结果表明:基于斜率分析法与卡尔曼滤波的焊缝跟踪方法能够减小系统噪声干扰的影响,实现了焊缝特征点的准确提取,提高了焊缝跟踪精度。     

基于漏磁成像的焊缝缺陷检测可视化方法研究

针对传统的基于漏磁信号识别方法的局限性,以焊缝缺陷的漏磁图像为研究对象,提出了一种新的基于数学形态学的焊缝缺陷的边缘提取方法,对焊缝与缺陷的识别、缺陷定位等方面进行了深入研究,实现了对焊缝缺陷的可视化图像显示。首先利用所设计的新型磁化系统,对实验板上焊缝不同区域分布的矩形槽缺陷进行了连续非接触漏磁扫描,获取了其三维漏磁信号分布图。然后将其转化为二维灰度图形,利用构造的一种数学形态学优化边缘提取算法对灰度图形进行边缘检测。结果表明,根据边缘检测结果的轮廓图,可直观化缺陷形态、位置等信息,定位精度达到96.67%。该方法能较准确地提取漏磁信号图像的焊缝和缺陷边界,实现二者的有效分离,具有良好的适应性和实用性。     

基于激光光源的焊缝坡口边缘检测算法研究

研究以激光为主动光源的焊缝图像处理算法,首先对图像进行平滑预处理,然后基于图像每列像素的灰度分布包络近似于高斯分布这一特点,获取三条灰度相对较大的激光线的中心行坐标作为基准,最后通过搜索计算得出焊缝坡口处激光拐点的位置。     

基于分离字符的变速器壳体号码图像二值化算法

在分析几种典型的文本图像二值化算法的基础上,结合变速器装配线上获取的壳体号码图像的特点,提出了基于图像灰度梯度分布的单个字符分离算法,实现了对单个字符图像的小区域二值化处理。     

焊接顺序对T形接头焊接残余应力场的影响

为了得到T形接头焊接顺序的优化方案,在确定合理的焊接热源形式以及建立有限元模型的基础上,利用单元死活技术从多道焊、分段焊与多层焊的角度对焊接顺序对T形接头焊接残余应力场的影响进行数值分析.对于多道焊来说,焊接残余拉应力出现在焊缝及其附近区域,且峰值出现在焊缝区域;相邻焊道之间采用首尾相接的方法得到的焊接残余拉应力峰值是最小的.对于分段焊来说,采用先焊两端后焊中间的方法不仅可以增加整个焊缝的焊接残余低应力区域;而且可以有效地降低先焊区域的焊接残余应力,降低效果与后焊焊段的焊接方向以及先焊焊段上的点到后焊焊段端部的距离有关.在多层焊的过程中,采用对称施焊的方法得到的焊接残余拉应力峰值是最小的.     

粉末冶金齿轮的视觉缺陷检测方法研究

针对粉末冶金齿轮的缺角缺陷,提出一种视觉缺陷检测方法。采用形态学操作及特征分析方法定位齿轮原点,提取齿轮ROI区域,通过连通域标记算法分割图像,对每个连通域进行细分区域灰度值分析,将灰度值分析结果进行阈值判别从而定位缺陷。设计实验进行算法的测试与验证,实验结果表明,该算法具有很好的准确度和稳定性,适合工业现场缺陷检测应用。     

埋弧焊X射线焊缝图像缺陷分割检测技术

针对在埋弧焊X射线焊缝图像的强噪声和弱对比度特点下常规图像分割算法成功率低的现状,通过综合的分析和实验有针对性地给出了系统、实用的缺陷分割方法.首先通过实验给出了一种提取焊缝图像感兴趣区域(the region of interest,ROI)的方法.该方法通过中值滤波,基于sin函数的图像增强、大津法分割、Sobel算子边缘检测和Hough变换可以定量计算出X射线焊缝图像的ROI区域.进一步通过实验给出基于大津法的焊缝缺陷分割算法,实验表明在无人工设定初始分割阈值情况下这一分割算法具有较高的分割成功率.为进一步提高分割成功率,针对焊缝缺陷相对面积较小的特点,提出将缺陷视为噪声,将平均局部平均灰度视为密度,利用密度聚类方法进行缺陷分割.该方法在78张有缺陷的焊缝图像中,成功地分割出74张图像中的缺陷.最后在所研究算法基础上给出了一个综合考虑到各种因素的分割算法,即可节约计算时间,又可以保证分割的成功率.     

焊接顺序对中厚板对接焊残余应力的影响

针对同种材料,但几何结构不同的中厚板结构件之间的对接焊,运用有限元软件进行模拟,分析多层多道焊各层焊缝的焊接顺序对焊缝区域横、纵向残余应力的影响。采用内生热的加载方式模拟热源,采用生死单元法模拟多层多道焊缝的焊接过程。模拟结果表明,从几何尺寸小的一边向几何尺寸大的一边焊,沿焊缝底部和顶部中心线方向产生的横纵向残余应力峰值最小;底层的几道焊缝的焊接顺序对焊缝底部和顶部中心线方向所产生的横纵向残余应力的影响不大。     

基于机器视觉的手机电池表面缺陷检测

针对手机电池表面质量人工检测情况,开发了电池表面缺陷无损检测系统软件。首先电池表面经过倾斜矫正、感兴趣区域提取和字符灰度值修改等预处理操作,通过基于灰度密度分布和灰度差的自适应阈值亮度法对感兴趣区域进行子图像遍历,融合有重合区域的缺陷子图像并滤除没有明显缺陷的区域;然后采用支持向量机多种类分类法,提取二值图像像素分布规律作为训练特征,识别电池表面缺陷种类;最后设计了人机交互界面,确定最佳的可变参数,实验测试缺陷识别率达95%以上。     

浅析多层多道焊

在分析厚板多层多道焊原理及类别的基础上,讨论了其在实际生产中应注意的问题,以便正确使用多层多道焊工艺。     

微间隙焊缝磁光成像卡尔曼滤波跟踪算法

在激光对接焊过程中,实时控制激光束准确对中焊缝是保证焊接质量的前提。针对紧密对接激光焊,研究一种用于微间隙(不大于0.1 mm)焊缝位置识别及跟踪的磁光成像卡尔曼滤波算法。采用磁光传感器实时获取焊接区域的微间隙焊缝磁光图像序列,利用微间隙焊缝磁光图像的灰度梯度特征提取焊缝位置坐标。以焊缝位置及位移量构成状态矢量,建立描述焊缝位置的状态方程和测量方程。同时,假设系统动态噪声和测量噪声为零均值随机分布的高斯白噪声,建立噪声环境下的卡尔曼滤波跟踪算法,计算最小均方差条件下焊缝中心最优预测值,减小系统噪声和过程噪声对焊缝位置测量的影响。试验结果显示,该方法能有效实现激光对接焊微间隙焊缝位置的识别与跟踪。     

盾构机部件机器人焊接工艺研究

针对盾构机中关键部件的焊接加工特点与要求,建立了适应并满足不同部件焊接生产制造的机器人工作站;采用福尼斯TPS 500i焊接电源中的不同特性的PMC工艺开展了盾构机部件厚板多层多道焊接相关工艺研究。研究表明,Dynamic工艺适合于平焊与横焊位置打底焊接;Universal工艺适合于平焊位置填充与盖面焊接;PCS工艺适合于横焊位置填充与盖面焊接。由于Mix工艺的冷却时间较长,更利于熔融金属的冷却凝固,使用Mix工艺可以获得表面成形良好的立焊焊缝。对于盾构机典型关键部件的焊接制造,采用Dynamic+Universal工艺进行多层多道平焊,Dynamic+PCS工艺进行多层多道横焊,Mix工艺进行多层多道立焊后,焊缝成形良好,无未熔合及咬边等焊接缺陷。上述工艺组合可以用于盾构机部件的机器人自动化焊接中。     

Microstructures and mechanical properties of 30Cr-4Mo ferritic stainless steel joints produced by double-pulsed gas metal arc welding

The International Journal of Advanced Manufacturing Technology - Joining of medium-thick ferritic stainless steel (FSS) traditionally follows the protocol of multi-layer and multi-pass welding to...     

ER120S-G高强钢电弧增材制造的工艺优化

针对ER120S-G高强钢电弧增材制造搭接间距的工艺优化问题,采用脉冲熔化极气体保护焊(GMAW-P)工艺,对5组单层焊道进行Canny边缘提取和高斯平滑滤波,并选用不同函数对单道形貌进行拟合。比较了常规搭接模型和优化的斜顶搭接模型,并计算出它们的最优搭接间距。研究结果表明,对于高强钢GMAW-P工艺,采用正弦函数拟合焊道边缘的效果最佳,并且采用优化的斜顶搭接模型得到的最优搭接间距为0.66倍的单道宽度。基于上述优化结果试验成形了多层多道块体样件,成形表面质量良好无缺陷,块体组织主要为针状铁素体、粒状贝氏体以及M-A组元等,抗拉强度呈现一定的各向异性。     

Vision inspection system for the identification and classification of defects in MIG welding joints

The variety of vision inspection systems for welding defects in the present manufacturing scenario is needed for overcoming certain limitations such as the problem of inaccuracy in the images, non-uniformed illumination, noise and deficient contrast, and confusion in defects if they occur in the same spot at the surface and subsurface. Hence, it is imperative to design a new vision inspection system which will enable to overcome the aforementioned problems in welding. A sophisticated new vision inspection system using machine vision has been developed for this study to identify and classify the surface defects of butt joint as per standard EN25817 in metal inert gas (MIG) welding. In this proposed vision system, images of welding surfaces are captured through a CCD camera. Four frames of sequence of images are obtained using four zones of LEDs using the front light illumination system in this method. From these images, the regions of interest are segmented and the average gray levels of the characteristic features of these images are calculated. The same process can be extended further to four zones (four quadrants) of four types of welded joints. Finally, welded joints can be classified into one of the four predefined ones based on the back-propagation neural network. The proposed system demonstrates an overall accuracy of 95% from the 80 real samples tested.     

多道焊温度场数值模拟及其分布规律的研究

采用单元"死活"的方法进行了三维状态下低碳钢多层多道焊温度场的数值模拟,实现了模拟过程中焊接材料的逐步填充,计算结果与试验结果十分吻合。在此方法的基础上进行了厚板LY16高强铝合金多层多道焊的数值模拟,对其温度场分布规律进行分析,研究了焊道间隔时间对温度场分布的影响,通过计算每一焊道节点的最大温度升高值做出了节点最大温升一节点距焊道中心线距离关系曲线,根据此曲线可在实际焊接中方便地预测构件焊后不同部位的组织和性能。     

正交接管焊接残余应力的三维有限元模拟

对正交接管焊接接头的温度场和应力场进行了数值模拟。选用三维实体单元,考虑材料物理性能随温度的变化和相变的影响,采用内部热生成和振幅曲线的加载方法模拟焊接热源的移动,运用单元生死技术模拟多道焊过程。获得了焊接温度场和应力场的动态变化过程,并对计算结果进行了分析。