基于结构光视觉的激光拼焊焊缝质量检测方法研究

在基于结构光视觉的激光拼焊焊缝表面质量检测系统中,需要准确获得焊缝结构光条纹中心线和特征点的位置.由于焊接过程中的各种噪声干扰,使得焊缝图像复杂多变,因此选择合理高效的图像处理算法是非常重要的.针对这一问题,对结构光视觉焊缝质量检测系统图像处理方法进行了深入研究.在图像预处理中,首先通过开窗处理来获得兴趣区域,采用中值滤波去除图像噪声.在结构光条纹中心线提取过程中,提出了一种新的模板法获得了条纹的边界并用几何中心法提取了条纹中心线;最后,使用斜率分析法提取了特征点.试验表明,该方法具有较高的特征点检测可靠性,并且运算速度快、抗干扰能力强,具有较高实用价值.     

基于结构光视觉的激光拼焊焊缝质量检测方法研究

焊缝质量自动检测是实现焊接自动化的关键技术。文中在分析结构光视觉检测原理的基础上,建立了基于结构光视觉的激光拼焊焊缝质量检测系统并对检测系统的图像处理方法进行了研究。对原始图像进行了开窗处理和中值滤波,并使用迭代阈值法获得了结构光光纹。提出了一种简化的模板获得了光纹的边界点并使用几何中心法提取了光纹中心线。使用平均斜率法识别出光纹中心线的特征点。分析了激光拼焊焊缝截面轮廓的特点并建立了截面轮廓几何参数计算方法。实验结果表明该检测系统可以完成焊缝截面轮廓相关参数的计算。     

基于局部阈值的激光拼焊焊缝条纹中心线快速检测方法研究

基于视觉的激光拼焊焊缝表面质量在线实时检测系统中,结构光条纹中心线能否快速、准确提取是影响检测系统性能的关键因素之一。传统的高斯拟合法和Hessian矩阵法虽然具有较高的亚像素提取精度,但其计算量非常大,无法满足实时性的要求。文中在分析激光拼焊焊缝质量检测系统中结构光条纹图像特点的基础上,将传统的几何中心法引入到结构光条纹中心线提取中,提出了一种精度介于像素级到亚像素级之间的局部阈值几何中心法。实验表明:该算法具有较高的精度和较强的抗干扰能力,实现了视觉检测系统中结构光条纹中心线的快速提取,为激光拼焊焊缝质量视觉检测系统在线实时检测奠定了基础。     

焊缝图像处理技术在激光拼焊中的应用

基于拼板激光焊接工程中的视觉跟踪系统,应用相关图像处理技术,建立了一种焊缝跟踪的图像处理流程模型,并通过实验验证了该模型的正确性.     

薄板激光拼焊视觉检测系统标定方法研究

激光焊接是一种高质量、高速度、低变形的焊接方法,广泛应用于机械制造、航空航天、汽车生产、微电子等领域。为在进行薄板拼焊前获取焊缝轨迹,利用视觉系统焊接轨迹进行规划。使用了数控焊接机床,激光焊接头安装在数控机床的Z轴上,视觉检测系统安装在激光焊接头上。主要对焊缝检测系统中,CCD相机内参数和低功率激光器投影光平面标定方法进行了研究。相机内参数的标定使用了张氏标定法。投影光平面标定时,靶标放置在数控机床的X-Y平台上,低功率激光器投射结构光条纹在靶标上,视觉系统随Z轴移动并在三个位置拍摄靶标图像。在三个位置分别提取靶标上特征点及投影光条中心,应用交比不变性得到投影光条的空间坐标,拟合后可得到结构光平面。     

长焊缝激光拼焊焊缝碾压预成型技术研究

为降低长焊缝激光拼焊对板材边缘直线度的要求,提出了焊缝碾压预成形技术,其通过利用碾压轮碾压板材边缘使其发生属性变形来消除焊缝间隙,并且能够实现碾压量随间隙量大小而实时调整以保证板材碾压变形后的延展量正好填补两板间的间隙量.介绍了其机构原理及控制原理:通过实验测量与数学拟合的方法建立了碾压过程的数学模型.碾压和焊接实验表明长焊缝激光拼焊焊缝碾压预成形技术能方便消除焊前两板间间隙,大大降低激光焊接对板材边缘直线度的要求,保证焊接质量和提高焊接速度.     

基于预偏移的激光拼焊板焊缝优化补偿方法

激光拼焊板成形时,由于两侧母材性能不同会产生焊缝移动现象,造成实际焊缝与设计焊缝位置不符。利用增量有限元解算工具,针对激光拼焊板的拉深成形过程,提出一种基于预偏移的激光拼焊板焊缝补偿方法。建立激光拼焊板成形有限元分析网格模型,通过对比成形前后设计焊缝和实际焊缝之间的差异,推导拼焊板焊缝偏差评价模型。以毛坯焊缝节点的位移预偏移量作为设计变量,以成形后的焊缝位置与设计焊缝位置的偏差最小作为优化目标,建立优化设计的数学模型。利用坯料网格的变形实现焊缝的预偏移,自定义外部优化程序实现预偏移策略。通过有限元迭代求解,补偿拼焊板成形过程中的焊缝移动,使成形后的焊缝位置与设计焊缝位置保持一致,对所提方法的有效性进行实例验证。     

基于焊缝碾压预成型的长焊缝激光拼焊系统设计

提出基于焊缝碾压预成型的长焊缝激光拼焊系统,其通过焊前对较厚板材边缘进行碾压使材料向焊缝方向塑性变形来填补焊缝间隙,极大地降低了长焊缝激光拼焊对板材直线度的要求。系统结构简便,成本较低,可有效提高焊接速度和焊接质量。介绍了系统组成结构、工作原理及控制方法。焊接结果表明,对于焊前间隙0.5mm板材的焊接,系统能大大提高焊接速度并保证焊接质量。     

激光拼焊设备的应用

激光拼焊设备能够实现等厚和不等厚钢板的对焊,焊接质量好,节约原材料,容易实现自动化生产,在当今汽车车身制造业得到了越来越广泛的应用。文章详细介绍了激光拼焊典型成套设备——SOUTRAC型全自动激光拼焊线的设备组成及工艺流程,以及焊接部分的工作原理和焊接过程质量监控系统的工作原理。     

差厚激光拼焊板的成形极限

为了进一步了解不同厚度钢板拼焊在一起后组成的板料(差厚激光拼焊板)在各种应变路径下的成形极限,通过试验检测了0.8,1.2,1.5 mm三种厚度的ST16板料在不同组合激光拼焊下组成的板料以及其各自母材的成形极限,并研究了不同加载情况下焊缝附近的应变分布.结果表明:差厚激光拼焊板焊缝附近的成形极限低于母材的成形极限,主要取决于较薄一侧母材的成形极限;厚度差越大焊缝两侧的应变梯度越大,成形性能越差.     

不等厚板激光拼焊在线碾压机构碾压轮结构参数优化设计

碾压技术是解决不等厚板激光拼焊间隙问题的有效方法,碾压轮是碾压机构的核心构件,其结构参数直接影响碾压效果。通过对碾压过程的仿真分析,确定了碾压轮结构参数与宽展及碾压力的关系。利用仿真试验的结果数据,通过学习和训练,建立了碾压机构的RBF神经网络模型,基于该模型获取了10 000组试验数据。在大数据的基础上,以碾压力小、宽展量大为优化目标,完成了碾压轮结构参数优化。基于优化结果设计了碾压机构,并对碾压效果和碾压后的焊接效果进行了验证。     

激光拼焊复合压紧机构研究

激光拼焊是指将几块不同材质、不同厚度、不同涂层的钢板在冲压成形前用激光对焊在一起,然后进行成型的技术,在汽车工业中具有重要地位。压紧机构是保证定位精度和焊接过程稳定性的关键机构。激光拼焊中常用的压紧方式是机械压紧,采用多个均布的金属压板压紧钢板,方式压紧力分布不均匀,钢板变形大,同时容易在钢板表面留下压痕。为此研究了电磁力对薄钢板的吸附性能,设计了电磁和机械复合的压紧机构,该机构具有结构紧凑,压紧力均匀,响应迅速,钢板变形小等优点。     

基于改进的多体系统误差建模理论的激光拼焊生产线运动误差模型

采用改进的多体系统建模理论对激光拼焊生产线运动误差进行研究。用低序体阵列描述多体系统拓扑结构,用特征矩阵表示多体系统中间体的相对位置和姿态。在基于多体系统理论的误差建模基础上提出位置误差传递函数的概念,用来描述各个误差源对位置精度的影响。根据激光拼焊生产线的结构特点,运用改进的多体系统理论精度分析理论,对激光拼焊生产线运动精度进行系统、全面的分析。采用Leica激光跟踪仪对激光拼焊线的运动误差进行检测,并将检测结果与误差模型分析结果进行对比,结果表明所建立的模型能有效预测激光拼焊线的运动误差。     

Visual Tracking System for Welding Seams

To track the narrow butt welding seams in container manufacture, a visual tracking system based on smart camera is proposed in this paper. A smart camera is used as the sensor to detect the welding seam. The feature extraction algorithm is designed with the consideration of the characteristics of the smart camera, which is used to compute the error between the welding torch and the welding seam. Visual control system based on image is presented, which employs a programmable controller to control a stepper motor to eliminate the tracking error detected by the smart camera. Experiments are conducted to demonstrate the effectiveness of the vision system.     

用于在线测量的视觉检测系统

本文提出了视觉检测概念，建立了用于三维尺寸测量的视觉检测系统。系统使用了两种不同类的视觉传感器，以完成空间不同点三维坐标值的测量。将该系统用于一汽Ａｕｄｉ－１００轿车白车身左侧围的测量，取得了令人满意的结果，与坐标测量机的测量结果进行比较，两者具有较好的一致性。     

基于双驱同步与超采样的视觉检测控制系统设计

为了满足对某特殊印板视觉检测的要求,借助倍福基于EtherCAT总线协议的控制构架,设计了双驱同步全闭环伺服系统,探索了双驱同步主从轴坐标系建立与双驱同步过程的实现.运用超采样的极速控制技术响应了印板检测过程高频需求,并依托TwinCAT软件的多功能性成功完成了伺服系统的调试与完善,入机操作界面的构建,控制程序的编制.利用倍福ADS通讯完成与上位视觉检测软件的互联,最终测试并完善了整机检测性能.     

保健酒中可见异物视觉检测系统

为实现对保健酒产品液体中的可见异物进行自动视觉检测,设计了一套全自动在线检测系统.该系统采用工控机、PLC和高精度伺服控制器相结合的电气控制方式,通过机械翻转使产品液体中的杂质与背景之间产生运动差异,利用异物在序列图像中运动的连续性,提取运动目标,并通过对异物的测量实现目标的快速分割与识别.实验结果表明,该系统能够有效检测出酒液中的杂质,满足高速生产线上异物检测的要求.     

焊接机器人控制系统的研究

介绍目前在汽车制造业普遍使用的激光焊接机器人的开放式控制系统。从硬件、软件、交流伺服控制系统以及之间的通讯关系等方面介绍了开放式控制系统的工作原理和实现方式。