CO2短路过渡焊接熔池图像传感器

针对CO2短路过渡焊接熔池图像实时检测的要求，研制了一种基于普通工业CCD摄像机的专用传感器。介绍了该传感器紧凑的机械结构和独特的光学设计，设计了可消除CCD摄像机固定工作时序与CO2短路过渡发生的随机性之间的矛盾的实时检测熔池图像的控制时序，给出了相应的图像检测系统的工作原理。试验表明，采用该图像传感器可以围绕焊枪轴线从不同角度快速、准确地获得清晰的熔池图像。     

焊接检验及其设备

20092236GMAW短路过渡焊接熔池的视觉检测/王德民…//焊接学报.-2008,29(10):84~88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。图9参620092237基于纹理特征的焊缝识别方法/王胜华…//焊接学报.-2008,29(11):5~8提出了一种基于纹理特征的焊缝自主识别视觉方法。不同于通常利用被焊工件的宏观结构特征的主动视觉和利用工件图像中明显的灰度梯度的被动视觉,该方法利用待焊区(焊缝位置)与母材区之间明显的纹理特征差异来实现;能够解决多层多道焊后几层、道次的焊接时通常视觉方法不易识别焊缝的问题。在该方法中,先对图像进行纹理分析,提取纹理特征,再利用待焊区和母材区的纹理特征差异,...     

焊接检验及其设备

20092236GMAW短路过渡焊接熔池的视觉检测/王德民…//焊接学报.-2008,29(10):84~88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。图9参620092237基于纹理特征的焊缝识别方法/王胜华…//焊接学报.-2008,29(11):5~8提出了一种基于纹理特征的焊缝自主识别视觉方法。不同于通常利用被焊工件的宏观结构特征的主动视觉和利用工件图像中明显的灰度梯度的被动视觉,该方法利用待焊区(焊缝位置)与母材区之间明显的纹理特征差异来实现;能够解决多层多道焊后几层、道次的焊接时通常视觉方法不易识别焊缝的问题。在该方法中,先对图像进行纹理分析,提取纹理特征,再利用待焊区和母材区的纹理特征差异,...     

焊接机器人智能过程与控制

使用高速摄影机观察焊接过程，当焊接电弧到达坡口根部边缘时，焊接电流达到脉冲电流峰值，采用CCD摄像机作为视觉传感器观察焊接熔池，CCD摄像机在较低的电流时以1ms的速度获取熔池表面图像，保证拍摄时与焊枪摆动中心同步，利用计算机处理焊接熔池图像并生成数字信号，将信号送入数控系统，数控装置采集焊接熔池特征各数，由此调整送丝速度、焊接速度、焊枪高度，控制熔滴过渡，达到对焊接过程的智能控制。     

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。     

基于视觉的焊接缺陷熔池图像特征探讨

针对MAG焊电弧光谱特点,采用被动式视觉传感方法,利用CCD摄像机配合近红外复合滤光系统消除弧光干扰,获取MAG焊熔池图像.从MAG焊焊接缺陷产生的机理及熔池流态出发,采用同步对比试验,研究了熔池图像特征与焊接缺陷的映射关系,提取出表面气孔、焊塌、焊穿等焊接缺陷所对应的熔池图像特征.结果表明,一种焊接缺陷往往有多种视觉图像特征,通过熔池图像特征判断表面气孔、焊塌、焊穿等焊接缺陷具有良好可行性,为基于视觉的焊接缺陷自动在线预测提供了技术依据.     

一种应用于焊接监控系统的多曝光图像融合

在明弧焊接中,由于弧光的强烈干扰,焊接现场动态范围很大,传统的监控系统难以实现超大动态范围的监控。提出一种基于图像阈值分割的多曝光图像融合算法,对多曝光图像进行融合处理,获得了电弧区域和焊接背景都清晰的融合图像。实验结果表明,该算法能够很好的保留源图像的有用信息,是一种有效的图像融合算法,符合焊接监控系统要求。     

基于VC的旋转电弧窄间隙MAG焊多信息融合焊缝跟踪系统

针对窄间隙旋转电弧MAG焊焊缝跟踪的需要以及单一传感器的不足,采用Visual C++开发了基于电弧传感和视觉传感的多信息融合焊缝跟踪系统。电弧传感采用NIPCI-6251数据采集卡、电流/电压传感器、电弧位置传感器结合NI的measurement studio软件,实现了对每个电弧旋转周期内电弧信号的获取,进而实现积分法、极值法、粗糙集等电弧传感方法。视觉传感利用图像采集卡、电弧位置传感器和CCD摄像机,获取电弧旋转到左右坡口侧时的焊接图像,实现焊缝偏差的检测。而焊缝跟踪是综合电弧传感焊缝偏差和视觉传感焊缝偏差的基础上进行焊缝纠偏。为提高系统运行效率,采用多线程方法实现电弧传感、视觉传感的同步采集和技术;利用CTimer控件实现焊缝偏差的多信息融合分析、显示和记录。系统的构建为进一步的多信息融合控制、焊接质量控制奠定基础。     

交流CMT焊接电信号与电弧图像同步采集与分析系统研究

交流CMT(Cold Metal Transfer)焊接方法由于具有热输入小、无飞溅等一般焊接方法所不具备的优势越来越多地被应用于先进生产中。焊接电流、电弧电压信号及电弧图像中包含有焊接过程中的重要信息。利用计算机技术和LabVIEW开发环境,将焊接电流、电压的采集与高速摄像技术相结合,开发出适用于交流CMT的焊接工艺参数和高速摄像同步采集与回放系统,并加入数据分析功能。系统包括高速摄像机、同步触发器、高速数据采集装置及图像与波形同步播放和分析软件。试验结果表明,该系统实现了交流CMT焊接电参数与电弧图像的同步采集、回放以及焊接特征参数的统计与分析,可以作为深入研究交流CMT焊接方法的有力工具。     

基于电信号监测的可控自触发电弧图像采集系统

基于高速摄像机触发模式的特点,提出了一种基于电信号监测的可控自触发电弧图像采集系统. 介绍了系统硬件平台组成和软件总体框架,论述了以电信号有效值为监测条件的相关控制触发算法,叙述了电信号和电弧图像同步采集的具体实现方法,并以表面涂有油污的试样进行了电弧图像采集系统的试验验证. 结果表明,该系统能够有效基于电信号可靠自动触发高速摄像机拍摄,抓捕涂有油污表面的过渡过程信息. 相比于正常焊接过程,试样表面存在油污时,过渡周期明显增加,电弧形态呈现出较大的发散性.     

Detecting and tracking of welding line in visual plasma robotic welding

The formation of stable back beads in joining of the thick materials is important in order to achieve high-quality welded metal joints. Plasma welding uses the high welding current density, which is suitable for thick materials. The keyhole in the plasma welding depends on the pilot gas and the welding current. The voltage behaviour depends on the keyhole situation. If the torch is moved away from the welding line in conventional GMA welding, the welding voltage and the welding current are changed due to variations of the arc length. But the welding voltage does not change with the arc length in plasma welding, because the welding voltage depends on the situation of the keyhole. The authors tried to observe the weld pool on the top side by using a CCD camera. The timing of the shutter in the CCD camera is investigated to take clear images of the weld pool. As a result, the clear images of the weld pool were taken when the welding current was reduced to 30 A and an interference filter of 950 nm was attached to the CCD camera. The weld pool shape was changed with the torch position in the groove. The image-processing method was developed to detect the top of the weld pool. The torch position was estimated by processing the weld pool images. The digital control was designed to trace the welding line. The performance of the controller was verified by carrying out tracking experiments.     

基于视觉图像传感的精密脉冲TIG焊焊缝跟踪

针对某复杂曲面薄壁不锈钢工件精密脉冲TIG焊中的焊缝跟踪问题 ,本文研究了一种基于视觉传感的高精度、高实时性焊缝跟踪技术。根据脉冲TIG焊的工艺特点 ,该技术通过选择特定波长的滤光片及合理的曝光时刻 ,采用工业CCD摄像机获取可直接分辨出焊缝、熔池和钨极的清晰、放大的焊接区图像。采用VC语言设计的图像处理算法 ,可以快速准确地识别出焊缝中心线 ,提取钨极偏离焊缝中心线的方向和距离 ,驱动步进电机调节焊炬位置 ,实现高精度、高实时性的焊缝跟踪。试验结果表明 ,该技术的单幅图像处理周期小于 12 0ms,能实现焊炬运动方向与焊缝偏差角小于 3 0°的焊缝跟踪 ,满足了复杂曲面的薄壁不锈钢工件的精密焊接要求。     

基于弧光反射的焊缝图像获取及图像处理

在CO2气体保护焊过程中,获得便于图像处理的高质量图像是焊缝跟踪的关键问题.首先,依据曲面反射体反射弧光的原理,在机器人焊炬上构建了一套有抛物面反射镜的结构,借助弧光,通过反射体产生平行光,照射到摄像机能够看到的区域,并使该区域的照度限定在摄像头可接受的范围;其次,根据短路过渡焊接过程的特点和飞溅的方向,讨论了该条件下获得图像的可用性;最后,运用机器人微移动算法,对获取图像进行了处理.试验结果表明了这种方法的有效性.     

An optical sensing system for seam tracking and weld pool control in gas metal arc welding of steel pipe

A visual sensing system was developed for automatic gas metal arc welding (GMAW) of the root pass of steel pipe. The system consisted of a vision sensor that consisted of a charge-coupled device (CCD) camera and lenses, a frame grabber, image processing algorithms, and a computer controller. A specially designed five-axis manipulator was used to position the welding torch and to provide the vision sensor with automatic access to view the welding position. During the root pass welding, an image of the weld pool and its vicinity was captured using the camera without interference of the intensive arc light by viewing at the instance of a short-circuit of the welding power. The captured image was then processed to recognize the weld pool shape. For seam tracking, the manipulator was used to adjust the torch position based upon the pool image to the groove center. The measured gap size was used to determine the appropriate welding conditions to obtain sound penetration. The welding speed was chosen using fuzzy logic with the knowledge of a skilled welder and measured gap. The automatic welding equipment demonstrated that both welding conditions and torch position could be appropriately controlled to obtain a sound weldment and a good seam tracking capability.     

铝合金交流TIG焊接熔池动态控制图像传感方法的研究

在光谱分析的基础上，设计了全新的光学传感器，利用普通工业CCD摄像机获得了清晰的铝合金焊接熔池区域图像，为进一步控制铝合金焊接熔池动态打下了良好的基础。     

Research for the method of image acquisition of the molten pool in the TIG welding of aluminum alloy

Obtaining the image of molten pool aluminum alloy‘ s tungsten inert gas (TIG) welding becomes a challenging problem in the welding field. In this paper, a bran-new optical sensor based analyzing the light spectrum was designed, and the clear image of the molten pool during the aluminum alloy‘ s welding using the common industrial CCD camera was obtained. And with the new algorithm provided by myself, the desirable characteristic parameters of the molten pool of aluminum alloy‘ s welding were obtained, and it provides a good base for advanced monitor welding quality.