激光焊接过程焊缝跟踪传感方法

激光焊接已经成为焊接制造业中最具发展前景的焊接技术。在激光焊接过程中必须依靠先进的焊缝跟踪系统来保证焊缝和激光束的精确对中以获得良好的焊件,传感技术的应用为焊缝的实时跟踪提供了最有利的解决方案。综述了国内外最新结构光视觉传感、红外线传感、同轴视觉检测、磁光成像传感检测技术的原理及其优缺点,并给出应用实例加以说明。     

计算机视觉传感技术在焊接中的应用

随着视觉传感、图像处理和人工智能等技术的发展,计算机视觉以其信息量大、粗度高、通用性好、检测范围大等特点,在焊接领域得到了广泛应用。本文简要介绍服应用于焊接领域的计算机视觉传感技术发展现状,综述该技术在焊接中的典型应用,并在此基础上指出了当前存在的问题及未来的发展趋势。     

基于Linux嵌入式系统的焊缝激光结构光视觉传感系统

焊缝跟踪是自动化焊接的关键。以ARM为开发平台,在嵌入式Linux系统的基础上开发了一套焊缝激光结构光的视觉传感系统,体积小,成本低。经过一台网络交换机将视觉传感器模块、传感器人机交互模块、机器人控制器模块以及机器人手控盒模块进行组网,形成了一个焊缝自动跟踪网络系统,便于设备的扩展和各个模块之间的数据交换和共享。针对焊接中常用的V型坡口,采用简化的hough变换图像处理算法,得到了坡口激光结构光条纹的特征点位置。     

焊缝图像特征信息识别过程中扫描激光视觉传感技术的应用

以焊缝特征信息识别过程中扫描激光视觉传感技术为研究对象,针对视觉传感技术对于厚板和较深的焊缝坡口应用中精度较低的问题,采用基于扫描激光的光觉传感技术,研究出了一种焊缝图像信息预处理和图像信息特征点的提取方法,并完成了相关算法的优化。基于整体到局部的思想,使用斜率极值法和斜截距法分别对直角和斜角拐点进行了有效提取。实验证明所提出的扫描激光传感技术具有检测速度快和检测结果精度高的特点。本研究对于厚板和深焊缝坡口的图像信息识别具有一定的指导意义。     

视觉传感及图像处理技术在焊接控制中的应用

本文针对视觉传感的焊接控制系统,介绍了视觉传感器的发展现状,简要说明了被动视觉法和主动视觉法两种信息采集技术,讨论了滤波去噪、图像分割、边缘检测和特征分析等多种处理方法,研究分析了视觉传感及图像处理技术在焊缝跟踪和焊接成形控制中的应用,并对其在现代焊接技术中的发展前景做了论述。     

激光传感图像处理方法研究

针对激光传感图像研究了用于焊缝跟踪的实时图像处理算法,以典型的V型坡口焊缝为例展开论述.就中值滤波运算量大的缺点,提出了改进的中值滤波算法,省去了模板元素排序环节;采用灰度比较得到最大值的方法巧妙实现图像细化;充分利用点与直线的距离关系和激光结构光图像的特点可靠捕捉到跟踪特征点.在图像处理的关键环节上实现了高效的图像处理,试验证明这些方法可靠性高,具有抗杂散光或激光反光的独特优点,能够满足焊缝跟踪系统实时性的要求.     

基于图像处理的高精度激光-MIG复合焊焊缝跟踪系统

针对目前激光-MIG复合焊的缺点,设计了一种基于视觉控制的激光-MIG复合焊焊缝跟踪系统,研究了基于图像处理的激光视觉技术,对焊缝进行直线/圆弧拟合,利用插补算法对焊缝进行仿真跟踪.实验结果表明:图像经过滤波、细化可以得到清晰的结构光骨架,利用直线/圆弧算法对采样点进行拟合,拟合精度在允许范围以内,通过直线、圆弧插补对焊缝进行仿真跟踪,跟踪精度较高.     

基于图形与图像特征的铝合金焊缝成形检测

随着焊接自动化技术的快速发展与广泛应用,传统的焊接检测方法已很难满足自动化焊接生产线速度的要求,因此焊接检测的自动化成了亟待解决的问题。针对焊缝成形的自动检测问题,采用激光结构光3D视觉获取焊缝的3D图形特征,采用多角度照明直接视觉获取焊缝的2D图像特征,并根据两种图像特征的特点,采用先初步定位,后精确定位的策略来提取焊缝的成形参数,兼顾了检测的可靠性与精确度。针对常见类型的铝合金焊缝进行了视觉方法研究和图像处理算法设计,结果表明激光结构光3D视觉适合于进行凸起或下凹型焊缝边界的初步定位和焊缝余高的精确测量。研究了焊缝区和母材区的光反射特性,设计了多种2D图像视觉检测方法,结果表明脉冲焊的鱼鳞纹视觉特征适合于进行焊缝边界的初步定位,凸起或下凹型焊缝的视觉特征及母材阴极雾化区的视觉特征适合于进行焊缝边界的精确定位。     

基于组合激光结构光的多功能视觉传感器

提出并设计了一款基于组合激光结构光的新型多功能单目视觉传感器,介绍了其研究开发思路和结构设计过程. 基于单目视觉和单幅图像处理,可实现焊接坡口截面尺寸、焊枪高度和空间位姿检测等功能. 传感器的标定充分利用了其内部固有参数,在焊枪空间位姿发生变化时,不需要进行重新标定,有效提高了其应用于复杂结构件焊接时的适应能力. 组合激光结构光的应用,有效解决了常规单目视觉存在的深度方向信息丢失问题. 针对V形坡口的截面尺寸和焊枪高度检测,推导了检测算法并进行了试验验证. 试验结果表明,最大检测误差不超过2.1%.     

三维计算机视觉及其在焊接中的应用

随着视觉传感、图像处理和人工智能等技术的发展,计算机视觉以其信息量大、精度高、通用性好、检测范围大等特点,在焊接领域得到了广泛的应用。简要地介绍了目前出现的三堆计算机视觉技术和方法,综述了该技术在焊接中的典型应用,并在此基础上提出了目前存在的问题和未来的发展趋势。     

试验参数对GTAW熔池表面三维形貌测量的影响分析

测量熔池表面三维形貌对实现全熔透控制、自动化焊接以及研究电弧与熔池间的相互作用机理具有重要的意义。针对熔池表面高度尺寸不易测量难题,提出了激光视觉测量熔池表面三维形貌方法。基于激光视觉测量原理设计搭建了传感测量试验系统。投射一直流小功率结构光激光器产生的19×19点阵激光于GTAW熔池表面,由CCD摄像机实时采集了经熔池表面反射的激光点阵视频图像,并在304不锈钢板上进行了光路参数和焊接规范变化对传感质量的影响规律试验研究。结果表明,基于此试验系统所获得的反射激光点阵变化能够表征熔池自由表面三维形貌的变化,通过试验研究获得了采集最佳视频图像的参数范围,缩短了焊接试验周期,为后续熔池自由表面的三维恢复提供了有效、可靠的图像数据。     

基于视觉的焊枪空间位姿实时检测技术

在空间位置的金属结构件的焊接制造过程中,焊枪相对于工件待焊点的空间位置和姿态直接影响焊缝成形质量。本研究简要分析计算机视觉在焊接领域的主要研究和应用,对目前焊枪空间位姿检测和控制方法的研究进展进行归纳总结,探讨了各种方法的技术特征和应用优缺点。在此基础上,介绍了两种基于激光结构光组合的视觉传感器,能够实现焊接过程中的焊接坡口尺寸检测、焊缝跟踪及焊枪空间位姿检测等多种功能的集成。最后,指出基于Vcsel的3D视觉传感器的优势,在焊接过程视觉传感中具有良好的研究和应用前景。     

激光视觉传感焊缝跟踪系统

为了在自动化焊接过程中实现焊缝跟踪,提高焊接质量,研制了激光视觉传感焊缝跟踪系统.介绍了跟踪系统的硬件组成及工作原理;阐述焊缝图像处理方法,针对V形、搭接和直接对接三种典型焊缝采取了不同的特征提取方法;采用一种基于焊缝斜率的跟踪算法,并运用模糊控制方法调整焊枪.经现场试用表明,该系统运行稳定,能够满足焊接精度要求,具有较高的应用价值.     

视觉传感技术的应用研究与发展趋势

介绍了视觉传感技术及其在监控测量和焊接等方面的应用研究.着重介绍视觉传感技术在焊接中应用,根据传感器获取的目标图像信息和传感器与焊枪的相对位置关系,分焊前、焊中、焊后三种情况讲述了基于视觉传感的焊缝跟踪、监控和测量三方面的应用研究;概述集光源控制、视觉传感器、数字处理器、实时通讯模块等其他外设于一体的智能视觉传感系统——智能相机.     

基于线结构光的型钢自动焊接位置检测技术

摘要： 针对现有H型钢现场焊接过程中多为人工焊接、劳动强度大、操作环境恶劣且人工测量随意性大等问题,提出了一种基于视觉与图像处理的型钢自动焊接位置检测技术。该技术主要基于线结构光测量法来实现对型钢轮廓的检测从而确定焊接位置,利用激光线的位置确定焊缝位置,结合焊接机器人达到自动焊接的目的。先利用张正友标定法获得相机内参数和畸变系数,再通过最小二乘法拟合激光平面的方法实现激光平面的标定,结合两者实现整个测量系统的标定,然后基于OpenCV编程接口实现图像处理,最后利用ABB机器人工具坐标系对该测量方法的检测精度进行评价。针对检测点深度方向坐标误差较大问题提出一种误差拟合方法,应用此方法进行多种型号H型钢测量试验。试验结果表明,采用上述方法标定后的线结构光视觉测量系统测量误差小于1 mm,达到了较高的标定精度,明显降低了坐标误差,能够满足焊接使用要求。 创新点： 利用标准量块提出一种误差拟合方法,可有效降低坐标误差。     

V型焊缝的视觉传感图像处理研究

对基于结构光视觉传感V型焊缝图像处理的方法进行了研究。获取的图像中存在大量的飞溅、烟尘、电弧光以及周围环境电磁、静电产生的噪声干扰。研究的图像处理方法可以去除这些干扰,准确提取焊缝激光条纹信息,该方法处理速度快,能够满足焊缝实时跟踪要求。     

基于机器人焊接的视觉传感系统研究综述

综述了焊接机器人传感系统的研究现状，比较了目前常用的焊接机器人传感技术，重点分析了被动视觉技术和基于激光三角测量原理的主动视觉技术在焊接中的应用，并给出了国内外的开发实例。     

基于视觉的不锈钢Nd：YAG激光焊焊接熔池和小孔的图像处理

在激光焊接过程中存在众多干扰因素,为保证焊接质量,需要对激光焊进行质量控制。实现焊接质量控制的关键是表征焊接质量信息的获取,而焊接熔池和小孔包含丰富的焊接质量信息。针对不锈钢Nd：YAG激光焊,构建了同轴视觉检测系统,获得了熔池和小孔图像。根据熔池和小孔图像的特点,设计了图像处理算法,并分别针对熔池和小孔确定了搜索起始点和搜索准则。     

适合焊接应用的智能激光视觉传感技术

介绍了最新的激光视觉传感技术在汽车、造船、管道和铁路车辆等领域的自动化电弧焊接和激光焊接中的应用.先进且可靠的数字激光传感系统保证了电弧或激光热源能准确地对中准焊缝.在焊接过程中能够根据所测量的间隙和错边等数据实时地调整焊接过程参数,并在线检测焊后的焊缝成形和表面缺陷.从而保证焊接质量,并提高生产效率,降低总体焊接生产成本.应用这些适合焊接的智能化激光视觉传感技术.可以有效地提高焊接产品的质量和价格的竞争力.     

基于COM技术的铝合金脉冲MIG焊实时视觉处理

机器视觉在现代焊接生产中的应用越来越多,针对焊接视觉处理中的算法越来越复杂、实时性差等问题,建立了铝合金脉冲MIG焊实时视觉实验平台。利用Labview与Matlab各自的优点,提出了基于COM(Component Object Model)技术来实现Labview与Matlab无缝链接,使得图像处理算法能快速有效地被运用,以此来实现焊接过程中实时图像处理。结果表明:基于COM技术的方法能很好地将复杂的Matlab算法移植到功能强大的Labview采集系统中,并能实现图像的实时处理,该方法为铝合金脉冲MIG焊提供了实时视觉处理,系统能满足25帧的实时处理要求。