基于焊缝纹理特征的视觉识别方法

基于焊缝纹理特征的视觉识别方法,对于在多层多道焊的后续焊、盖面焊步骤中实现焊缝自动跟踪具有重要意义.从充分利用焊缝图像纹理特征的思路出发,分别对焊缝视觉识别的两个步骤(图像处理和位置识别)进行了方法探究和算法设计.在图像处理中使用了±45.的Sobel算子进行边缘检测,在位置识别中结合了投影法和区域积分的方法,用以确定焊缝中轴线的位置.结果表明,提出的方法在原理上简单易行,且能够同时满足实时性和准确性的要求.     

基于纹理特征的焊缝识别方法

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,采用图像分割的方法,确定焊缝区域位置以及焊缝中心.结果表明,该方法能够适用于多层焊盖面焊焊缝识别.     

基于小波变换的MAG焊焊缝跟踪

提出了一种基于CCD视觉传感的MAG焊焊缝跟踪方法.由于MAG焊过程中通常伴有大量的飞溅、烟尘以及强烈的弧光干扰,所以很难从CCD中获取到清晰的焊缝图像.基于M带Bubble小波变换的方法,检测捕获MAG焊过程熔池的图像边缘.结果表明,该方法在检测焊接熔池边缘以及焊缝识别中,即便图像中出现大量噪音也是有效的.在焊缝识别的基础上,采用PID控制算法跟踪所设计的S形焊缝的成形.试验结果表明其焊缝跟踪方法具有较高的精确度.     

结构光视觉传感器在小信号下的问题及对策

目前结构光视觉传感器广泛的应用于焊缝的跟踪。在多层多道焊中,最后一层焊接以及盖面焊的情况下,结构光传感器跟踪存在两个方面的问题:跟踪精度差以及结果扰动大;在焊缝偏差持续增大的情况下,甚至出现跟踪误差。结合国产激光跟踪传感器,分析了这两种现象产生的条件及原因,同时认为,要减少这两种现象,其根本方法在于提高坡口图像质量,通过优化传感器结构来解决问题。     

药芯焊丝水下焊接焊缝跟踪视觉传感系统的设计

为满足药芯焊丝水下焊接自动化的需要,研究了用于水下焊缝自动跟踪的视觉传感系统。该系统较好地解决了药芯焊丝水下焊接弧光对焊缝图像传感的干扰问题,能获取较清晰的焊缝图像。采用基于图像分割的边缘检测技术成功地提取了焊接电弧和待焊焊缝的边缘,使用该系统可获得电弧和待焊焊缝的偏差信息,为进上步实现药芯焊丝水下焊接焊缝的自动跟踪控制打下了基础。     

管道多层自动焊焊缝记忆跟踪系统研究

介绍了管道多层自动焊焊缝记忆跟踪系统的设计。其中包括了图像处理算法、算法实现、计算结果的模拟输出、通过PLC记录焊缝位置数据等。     

基于距离滤波的厚板多层多道焊特征点识别算法

针对多层多道焊标准与非标准打底焊缝及各道填充焊缝在激光辅助视觉下的图像信息,提出了一种基于距离滤波的图像处理算法来快速、准确识别出焊缝特征点。该算法首先对激光条纹图像进行二值化、开运算等预处理;对预处理后的图像按列扫描,利用重心法提取激光条纹中心线,针对中心线出现断点的情况,通过直线拟合来填充断点;然后选取中心线上若干点拟合直线,通过求中心线上点到直线的距离,对中心线上的点进行3次滤波处理,滤除中心线上大量与特征点无关的点;最后快速找到中心线上4个端点并进行距离补偿得到焊缝的4个特征点。试验结果表明,该图像处理算法能快速、准确识别出焊缝特征点,为多层多道焊缝跟踪提供了重要依据。     

基于CCD的埋弧焊焊缝跟踪系统数字图像处理方法

提取焊缝信息、确定焊缝中心是实时焊缝跟踪系统要解决的首要问题,本文介绍了以CCD视觉传感器和V系列图像采集卡为核心的焊缝检测跟踪系统,基于该系统并根据焊接现场务件采集的图像信息,结合Sobel边缘检测算子及二值图像连通域像素标记算法对焊缝图像进行处理,该算法可以满足埋弧焊焊接生产现场实时处理图像要求,且对光源无严格要求.     

微间隙焊缝磁光图像磁荷理论建模检测分析

对于激光焊接要求的微间隙焊缝(≤0.1 mm),可采用磁光传感器进行检测跟踪。利用磁荷理论建模,在外加直流磁场对焊件焊缝磁化的情况下,研究焊缝表面所产生漏磁场分布特征,并利用磁光传感器把焊缝近表面磁场分布特征转换为对应的磁光图像。 通过对焊缝近表面磁场分布特征和其对应磁光图像焊缝过渡带特征进行了对比分析研究,确定焊件微间隙焊缝磁光图像焊缝过渡带中心,对应实际焊件焊缝中心。研究结果表明,该模型能有效地解释焊缝磁光图焊缝信息,为采用焊缝磁光图进行焊缝跟踪识别提供了合理的理论依据。     

基于帧间匹配去噪的角接焊缝识别

焊接图像存在着大量的噪声干扰,对其进行处理是焊缝识别的前提。针对被动视觉焊缝跟踪系统的图像去噪问题,提出了基于帧间匹配的去噪方法,通过将旋转不变性二进制描述算法(Oriented FAST and Rotated BRIEF,ORB)与随机采样一致性算法(Random Sample Consensus,RANSAC)相结合,得到两帧图像间的单应矩阵,并以此对齐两帧图像内的焊件,采用帧间图像灰度替换的方式,用焊件图像替换飞溅区域得到无飞溅的焊缝图像。针对角接焊中焊件边缘直线的干扰,对比了最小二乘法、霍夫变换、RANSAC三种直线拟合算法,结果表明RANSAC算法在大量错误数据的干扰下拟合精度可达2个像素,满足焊缝跟踪的需求。     

焊接机器人轨迹跟踪研究现状

各类传感器和智能控制方法极大促进了机器人在焊缝跟踪中的应用,不仅提高了焊缝跟踪的精度,同时提高了焊接效率和保证了焊接质量。简述了机器人焊缝跟踪系统的结构,详述了焊缝跟踪过程中各类传感器的工作原理及其特点;阐述了图像处理技术在机器人焊缝轨迹跟踪过程中的研究进展,并对图像的预处理、图像分割与边缘检测和特征提取等研究方法进行了分析。最后,总结了智能控制方法在焊缝跟踪中研究进展及不同形状的焊缝跟踪情况。     

热循环加载条件下PBGA叠层无铅焊点可靠性分析

建立了塑料球栅阵列(plastic ball grid array,PBGA)器件叠层焊点应力应变有限元分析模型,基于该模型对叠层无铅焊点在热循环载荷条件下的应力应变分布进行了分析,计算其热疲劳寿命,分析焊点材料、焊点高度和焊点最大径向尺寸对叠层焊点热疲劳寿命的影响.结果表明,与单层焊点相比,焊点叠加方式能有效提高焊点热疲劳寿命;采用有铅焊料Sn62Pb36Ag2和Sn63Pb37的叠层焊点比采用无铅焊料Sn-3.5Ag和SAC305的叠层焊点热疲劳寿命高;叠层焊点的高度由0.50 mm增加到0.80 mm时,焊点的热疲劳寿命随其高度的增加而增加;叠层焊点的最大径向尺寸由0.30 mm增加到0.45 mm时,焊点的热疲劳寿命随焊点的最大径向尺寸增加而减小.     

电弧传感器和超声波传感器信息融合在焊接中的应用

利用超声波熔深测量传感器和电弧焊缝跟踪传感器联合控制焊缝跟踪精度和焊接质量。电弧传感器获取焊缝偏差信息,超声波传感器获取焊缝熔深信息,将超声波获取的焊缝熔深信息转换为焊缝偏差信息后,采用最优加权与递推最小二乘法相结合的融合算法对两种传感器得到的焊缝偏差信息进行融合处理,能有效提高焊缝跟踪精度。融合处理后的焊缝偏差信息和焊缝熔深信息输入到三输入两输出模式的模糊控制器,实现了焊接质量的在线检测,提高了焊缝跟踪精度。     

基于DSP的不锈钢大直径焊管焊缝实时跟踪系统

介绍了一种基于DSP的不锈钢焊管等离子弧焊的焊缝实时跟踪系统,对其工作原理、控制系统的硬件设计和软件程序设计的要点等进行了阐述.该系统采用激光传感器测量焊缝的位置,并采用Fuzzy-P双模控制进行焊缝的纠偏;采用DSP作为核心控制器产生控制信号,驱动焊枪高度方向的运动和焊管的旋转,实现焊枪对焊缝的实时自动跟踪,并根据焊...     

轮式机器人折线焊缝跟踪协调控制方法

研究了以旋转电弧作为传感器,采用轮式移动机器人对折线焊缝进行跟踪的协调控制方法.设计了自适应模糊控制器对十字滑块和车轮进行协调控制,通过控制机器人移动对焊缝进行粗略跟踪,同时调整十字滑块带动焊枪对焊缝进行精确跟踪.为了使机器人的移动方向与焊缝走向一致,采用Sugeno型模糊逻辑系统作为滤波器对机器人本体的方位角偏差进行滤波处理,使机器人本体在跟踪焊缝的直线段时做直线运动,在跟踪焊缝的曲线段时做转弯运动.结果表明,该算法能够成功应用于最大为60°的折线焊缝和Z形焊缝的自动跟踪焊接.     

基于人机工程的主从机器人遥控焊接焊缝跟踪误差分析

主从机器人遥控焊接要求具有较高的运动轨迹跟踪精度和足够的焊接速度,但是当操作者手动操作主机器人控制从机器人末端焊枪跟踪焊缝时,焊缝跟踪精度不能满足焊接要求的原因至今未知.文中开发了一套由主端控制器、从机器人、工控机和激光传感器组成的主从机器人遥控焊接系统.从人机工程的角度分析了操作者手动操作主机器人控制从机器人末端焊枪跟踪直线焊缝时,影响焊缝跟踪精度的因素.结果表明,操作者的反应时间越长,焊缝跟踪精度越低,并且为了保证焊接过程的稳定性和焊接质量,焊接速度应该由机器人控制.     

基于动态焊缝切线法的大曲率弯曲焊缝跟踪

针对轮式移动焊接机器人在造船、大型球罐焊接等工业生产中的大曲率弯曲焊缝跟踪问题,在采用小波实时降噪的基础上,结合焊缝切线法的思路和滑模变结构控制方法提出了动态焊缝切线法,并且通过Matlab仿真分析和试验验证,证明了该方法能够以固定步长实时修正焊接小车驱动轮的速度,保证焊炬沿大曲率弯曲焊缝轨迹跟踪效果较好的前提下切线速度大小基本不变,提高了焊缝质量,实现了弯曲焊缝的实时自动跟踪. 为轮式移动焊接机器人在复杂轨迹的焊缝自动跟踪应用方面提供了一种新的理论思路.     

球罐全自动电弧焊设备

研制了一种球罐全位置全自动电弧焊设备,此设备主要由二维记忆跟踪系统与有轨式爬行机构组成。其主要特点是：在焊接第一层时,跟踪系统的微机对二维传感器的数据进行分析处理与记录,并控制焊头进行二维实时跟踪;在焊接第二层至盖面焊缝的各层焊接过程中,微机系统依据记录的量数据来控制焊摘头,实现二维记忆跟踪与自动分层摆动焊接。焊接试验结果表明,该设备跟踪精度高,焊缝成形好,可以用于球罐的全位置多层自动焊接。     

基于B3样条曲线的复杂焊缝离线示教及跟踪

介绍了一种采用B3样条进行空间复杂弯曲焊缝跟踪的离线样点示教式控制方法.提出了一种查表方式的改进二分法对插补误差精度进行变步长控制,提高了插补运算的效率和精度.应用该方法对管道焊接时的相贯线进行了Matlab仿真实现.结果表明.该示教控制算法有效,可以实现三维弯曲焊缝的示教/再现,最后基于精密焊接的数控系统对三维弯曲焊...