铝合金列车车身焊缝表面激光清洗-质量检测一体化方法

视觉检测是实现焊缝表面质量检测的有效手段。然而,铝合金轨道列车车身电弧焊接产生的黑灰使视觉传感器采集到的数据存在大量缺失,影响了焊缝表面质量检测的精度。为此,该文提出一种铝合金车身焊缝表面激光清洗-质量检测一体化方法,设计了“清洗-焊接-检测”一体化装置。首先采用激光清洗技术去除电弧焊接产生的黑灰,降低了数据缺失率;随后基于线结构光传感器采集焊缝表面轮廓信息,采用三次样条插值和随机抽样一致性算法建立焊缝表面动态理想轮廓模型;通过特征点提取、比较动态理想轮廓与实际轮廓差异实现了焊缝特征尺寸的测量与表面缺陷检测。结果表明,激光清洗后采集数据的缺失率相比清洗前降低了93.43%;提出的激光清洗-质量检测一体化方法实现了焊缝特征尺寸测量与表面缺陷检测。焊缝特征尺寸检测精度达0.1 mm,气孔、焊瘤、未熔合缺陷的长度检测精度达0.2 mm。     

焊缝表面缺陷激光视觉传感HOG-SVM的检测方法

为了实现对焊缝表面缺陷的自动检测与分类,研究一种有效识别焊缝表面缺陷的激光视觉检测方法.通过激光视觉传感器采集焊缝图像并进行预处理,包括图像分割,灰度化,平滑去噪以及焊缝轮廓提取.采用方向梯度直方图(Histogram of Oriented Gradient, HOG)提取焊缝激光条纹轮廓图像的特征向量.其次,基于5折-交叉验证网格搜索方法进行模型参数寻优,最终建立了支持向量机(Support Vector Machine, SVM)智能模型识别与分类焊缝表面缺陷.通过调整焊缝轮廓提取算法、HOG特征维度得到不同特征数据并进行对比、分析焊缝缺陷的识别效果.在相同试验条件下,发现支持向量机比随机森林分类器、K最近邻分类器以及朴素贝叶斯分类器的识别率更高,达到97.86%.基于HOG-SVM的焊缝表面缺陷智能识别方法可有效提高焊缝缺陷(气孔、凹陷、咬边)及无缺陷的分类精度.     

搅拌摩擦焊对接拼缝间隙特征的在线检测方法

针对航天大型军工产品的搅拌摩擦焊接过程对对接拼缝焊接检测与控制的工程需求,提出了一种激光和视觉图像相结合的在线检测方法,以解决拼缝间隙0.2 mm的在线检测难题。该方法可实现焊前拼缝间隙量和错边量的精确、快速检测以及焊中实际焊缝位置跟踪。介绍了测量原理及检测方法,并详细阐述了拼缝间隙特征的自动提取技术,即面向搅拌摩擦焊焊缝特征影像的图像处理和数据处理方法,包括感兴趣区域提取、激光条纹轮廓提取、亚像素激光条纹中心提取、拼缝间隙特征提取等;结合五轴加工中心对测量系统进行试验验证,并与影像仪测量结果进行了对比。     

DIGI—LAS激光焊接头在汽车及航空航天部件焊接中的应用

随着汽车、航空航天等行业激光焊接应用的发展,含有非平行直线或曲线焊缝的剪裁激光拼焊板件快速增长,柔性的机器人激光焊应用也随之增加.但目前的大多数关节式工业机器人尚难以有效地追踪重复性不足的焊缝.集成了激光视觉传感的DIGI-LAS激光焊接头系统特别适合这些机器人或专机的激光焊应用.DIGI-LAS系统配置了2个激光传感器,一个用于焊前搜索、定位焊缝及焊缝跟踪,另一个用于实时检测焊缝,包括焊缝的成形尺寸和探测表面缺陷.此外,DIGI-LAS的激光传感器能够记录机器人追踪焊缝的误差,在焊接时给予补偿,保证了机器人系统可以满足激光焊的精度要求.经过补偿后,在超过6 m/min的焊接速度下,系统追踪曲率半径为50 mm的曲线焊缝的对中误差小于100 μm.检测结果通过数字IO输出到机器人、PLC或外部的质量管理系统.自动的焊接质量检测有助于用户实现6σ的质量控制与管理.     

焊接检验及其设备

长输管道对接环焊缝质量问题追因分析——基于层次分析法（AHP）；激光拼焊中基于ART2神经网络的在线质量检测；MAG焊接熔池的视觉检测；钢制储罐角焊缝的磁粉探伤；基于信息融合优化搜索的X射线焊缝缺陷检测；     

基于机器视觉的焊缝表面下塌缺陷实时检测系统

针对工件焊缝表面下塌缺陷检测精度低、效率低的问题,设计了一种基于机器视觉的焊缝表面下塌缺陷检测系统,代替人工检测。利用QT5.9开发软件界面,通过配置CCD相机与辅助光源对焊缝图像进行实时采集,并提出了针对焊缝表面下塌缺陷增强、分割、提取、识别的组合算法。使用改进的GrabCut算法解决了焊缝下塌缺陷与背景分割的难题,实现了对焊缝下塌缺陷的快速精确识别。试验结果表明,系统测量精度为0.02 mm~2,可以对焊缝表面下塌缺陷实现实时、精准、稳定的检测识别。     

坡口及焊缝表面三维轮廓的激光视觉测量

提出了一种坡口及焊缝表面三维轮廓激光视觉测量方法. 投射在坡口及焊缝轮廓表面的激光条纹,其视觉图像可作为表征轮廓特征的信息源,系统采集连续扫描的激光条纹视觉图像,得到条纹上各离散点的三维坐标. 同时采用一种搜索拟合插值算法,获取条纹间各离散点的三维坐标,在系统的三维坐标系中,采用离散点直连成网格的曲面重构方法,实现了一段坡口及焊缝表面三维轮廓的实时测量. 结果表明,在重构的三维表面轮廓任意截面上,获取的坡口宽度和深度值与游标卡尺实际测量值吻合度可达97.85%以上,这种激光视觉测量方法是可行的.     

基于最小二乘支持向量机的激光拼焊焊缝识别

激光拼焊焊缝质量结构光视觉检测中,对焊缝的准确识别是实现高精度检测的关键. 针对检测图像中结构光光纹畸变特征不明显,无法准确识别焊缝的问题,依据焊缝纹理特征信息,提出了一种基于最小二乘支持向量机的焊缝识别方法. 首先,分析并提取焊缝区和非焊缝区差异明显的纹理特征. 其次,训练最小二乘支持向量机模型,对焊缝进行粗识别. 最后,采用Laws纹理滤波提取焊缝区域,并通过阈值分割方法精确识别焊缝. 针对不同工艺参数下的激光拼焊焊缝开展焊缝识别试验,结果表明,该方法能够有效地识别焊缝.     

基于网格结构激光的焊缝轮廓高度检测

随着自动化焊接技术的发展,焊缝轮廓高度的快速检测越来越重要。针对目前焊缝轮廓人工测量方法主观影响大、检测精度差、检测效率低等缺点,线激光单次投射仅能获得投射线处高度信息,在扫描过程中存在抖动干扰的问题,提出并实现了采用网格激光对焊缝轮廓高度进行快速检测。建立图像采集的软硬件系统,采集网格激光照射下的焊缝图像,通过图像去噪、二值化、骨架细化、毛刺去除等算法提取有效信息,采用三角测量法计算焊缝高度。基于LabVIEW实现了上述算法,建立了网格结构激光焊缝轮廓高度快速检测系统。     

基于线结构光的铝合金对接焊缝特征提取方法研究

在对接焊缝的焊后质量检测中,由于环境干扰、材质反射程度及激光功率等因素的影响,造成焊缝表面信息的提取困难。针对上述问题,提出了一种基于线结构光的铝合金对接焊缝特征提取方法,设计了一种基于线结构光的视觉检测系统,实现焊缝表面激光条纹图像的快速采集。针对复杂环境下激光条纹图像的几何分布以及灰度特征,采用直线重投影、图像滤波、连通域分析等图像预处理操作,实现焊缝图像的ROI提取以及噪声滤波;采用加权灰度重心法提取激光条纹的中心线,并通过插值平滑算法得到连通性、拟合程度高的中心线;最后采用最大距离法得到对接焊缝特征点,并计算所需焊缝成形尺寸参数。试验结果表明,该方法能够有效提高图像检测效率及精度,满足工业检测标准。     

焊缝表面缺陷激光扫描三维重构测量

为检测工件焊缝表面缺陷,采用点激光位移传感测距法和数据拟合技术进行焊缝表面缺陷检测试验研究. 首先采集缺陷表面轮廓数据点,利用高斯滤波对原始数据降噪处理. 再对处理后的数据点进行Delaunay三角剖分,使散乱点连接并结合其空间坐标重构出缺陷的三维模型. 结果表明,基于点激光位移传感测距技术及焊缝表面缺陷三维重构方法可以准确判断焊缝成形情况.     

激光拼焊板冲压开裂案例分析

由于激光拼焊板生产的制件具有强度高、重量小、综合成本低等优点,所以激光拼焊板在汽车制件中的应用越来越普遍,但在生产过程中激光激光焊缝处易出现开裂缺陷。本文将围绕我公司门内板焊缝区域冲压开裂进行原因排查分析。     

基于FGT-FBP重构算法的焊接缺陷检测

针对焊接过程产生的缺陷,提出一种磁光成像传感的模糊灰度变换和滤波反投影(FGT-FBP)重构检测方法. 研究焊接缺陷的几何特征,通过分析裂纹和未熔合两种不同焊接缺陷在交变磁场励磁下的磁光成像特征,设计模糊规则,对磁光图像进行模糊灰度变换. 增强磁光图像对比度,使焊接缺陷形态趋势可视化,实现描述磁光成像焊接缺陷细节的无参考型图像评估方法. 对FGT处理的焊接缺陷磁光图进行旋转投影,并经过快速傅里叶变换和改进的滤波器进行滤波去噪,消除伪影后进行反投影变换实现焊接缺陷图像的重构. 利用滤波反投影重构算法进行去噪,可有效突出焊接缺陷特征. 最后结合阈值分割和边缘检测实现焊接缺陷检测. 结果表明,该方法能较准确检测裂纹和未熔合两种焊接缺陷.     

基于视觉定位的轴承在线快速检测系统

利用视觉技术快速灵活的特点,结合激光检测的准确性,针对精密轴承的生产线进行快速定位在线检测。将面阵相机与工业激光传感器相结合,实现轴承在线生产中的质量检测,完成多点位的质量缺陷检测与尺寸加工精度检测。建立一整套自动化检测系统,实现了快速定位、表面缺陷检测与多位置尺寸测量。同时发挥视觉检测与激光检测的优点,实现了高速度、高效率、高精度的在线检测。     

基于激光视觉传感的焊后检测技术研究综述

人工视觉检测是到目前为止最为广泛利用的焊缝检测方法,该方法可提供对焊缝表面外观、表面几何形状以及存在的表面不连续性或缺陷的质量分析.缺点是该方法检测周期长、可靠性低、劳动强度高以及依赖人的主观判断性强.而利用激光视觉传感的方法,可实现焊后的在线实时自动检测,避免了传统视觉检测方法所带来的局限性.首先介绍了焊后视觉检测技术,对激光视觉传感焊后检测技术的工作原理进行了阐述,并概述了目前该技术的研究成果以及所做的研究工作,最后对其应用前景进行了展望.     

Very low cycle fatigue properties of butt welded joints containing weld defects. Study of acceptable size of defects in girth welds of gas pipelines

Summary

This paper describes an investigation of the very low cycle fatigue strength of HT570 steel welded joints containing weld defects to determine the acceptable size of weld defects in girth welds of underground gas pipelines subjected to cyclic ground displacements due to earthquakes. Butt welded joints containing incomplete penetration (IP), blowholes (BH), lack of fusion in theintermedi‐ate pass (LF), and cracks in the penetration bead (CR) were prepared and tested under strain‐controlled conditions. All specimens tested in the present research study satisfy the fatigue design curve for girth welds of underground gas pipelines. The fatigue strength of specimens containing weld defects generally decreases with an increasing equivalent defect size. The shape of a crack initiated from a defect is affected by the reinforcement, with the surface crack propagating rapidly along the weld toe of the penetration weld over the width of the specimen. The relationship between the J‐integral range and the crack propagation rate under a very low cycle fatigue load is virtually the same as the extension of the relationship in the low J‐integral range. A crack propagation analysis based on the defect being regarded as a crack is performed to determine the relationship between the defect size and the number of cycles over the plate thickness. The critical size of defects in welds of gas pipelines under cyclic ground displacements is proposed by the analysis. The critical crack size of surface defects is applicable to buried defects, because surface defects give a more conservative evaluation than buried defects. The analytical results provide more conservative estimations than the experimental ones.     

基于机器视觉的膨胀阀安装孔缺陷检测方法

针对工业生产中膨胀阀安装孔缺陷自动检测的需求,提出一种基于机器视觉的安装孔缺陷检测方法。使用SURF特征匹配定位待检测区域,利用双阈值迟滞分割法去除噪声;通过Canny算子计算轮廓边缘,利用邻域生长法提取轮廓信息。为克服缺陷信息的干扰,准确定位安装孔圆心,提出基于几何矩与最小二乘拟合的圆心定位方法。根据轮廓上的点到圆心的距离分割出缺陷轮廓并在输入图像上进行标注,从而实现安装孔缺陷的检测。结果表明：所提出的算法能准确检测膨胀阀安装孔的缺陷,满足工业生产中自动检测的需求。     

基于局部曲面重构的焊缝X射线图像缺陷分割技术

背景消除是焊缝X射线自动检测中缺陷分割的常用方法,其核心是焊缝背景图像的获取。由于焊缝的多样性,常用的低通滤波和曲线拟合方法所得到的背景不够准确,造成较多误检率。研究了基于局部曲面重构的背景消除法,先对焊缝列灰度进行分析,获取潜在的缺陷区域,再对该区域进行曲面重构,获得焊缝背景图像。试验表明,该方法可有效减少误检和漏检,并获得良好的焊缝缺陷形貌。     

钨极氩弧焊熔池表面高度测量中变形条纹图的获取

提出一种基于条纹反射和傅立叶变换的测量GTAW熔池表面高度的新方法.利用激光器将光栅条纹投影在GTAW熔池表面,反射光轴上设置双透镜系统以转移熔池物面,利用空间滤波的方法阻挡弧光成分,在输出面放置白屏接收反射的熔池变形激光条纹,用CCD对屏上变形条纹实时成像.分析了焊枪位置、熔池的反射性能、弧光辐射等对变形条纹图获取的...