一种基于激光视觉的焊缝实时检测技术研究

提出了一种基于激光视觉的焊缝实时检测技术,旨在提高焊缝检测的速度和精度。在实际的焊接过程中,由于大量噪声的干扰,焊接图像的采集一直是一个复杂的过程。 本文首先建立基于激光视觉的检测系统,以获得激光条纹的原始图像。在此基础上,将原始激光条纹图像灰度化,并提出一种改进的快速中值滤波算法,在去除图像中椒盐噪声的同时,缩短了程序运行时间。并通过Otsu阈值分割获得激光条纹的二值图像,提取感兴趣的激光条纹区域。接着结合方向模板法和脊线跟踪法提取激光条纹中心线,最后采用亚像素级角点法提取焊缝的特征点。 实验证明,本文提出的方法有效地克服了焊接环境的影响,不仅缩短了焊缝特征点检测的时间,而且具有较高的检测精度,符合实际焊接要求。     

定量分析激光冲击镁合金晶粒细化的研究

为定量研究激光冲击镁合金晶粒的细化率,以镁合金激光冲击区表层的金相图像为研究对象,设计出了针对性的分析方法.对激光冲击区和未冲击区的镁合金的金相图像进行了灰度增强处理、中值滤波处理、二值化处理、数学形态处理等,并利用截距法计算出冲击前后晶粒的平均直径和激光冲击后晶粒的细化率.研究结果表明,该研究方法可以方便快捷地处理镁合金的金相图样,并可以准确地定量计算出激光冲击强化镁合金前后的晶粒平均直径、平均直径细化率,通过定量分析,得知直径细化率为70.43%.     

激光焊接等离子体温度场测量及数据处理

应用光谱分析法测量激光焊接光致等离子体的温度场是激光焊接光致等离子体测量技术中的难点.采用基于快速傅里叶变换(FFT)和汉克耳变换的阿贝尔逆变换数值方法,研究出一种等离子体二维温度场分布的数据处理方法,并进行了计算精度分析.利用该数据处理方法,在取样点为41个的时候,得到的标准误差e大约为3.23×10-2.同时,进行了焊接试验,采用多通道光谱仪观测孔外光致等离子体,利用所提出的新方法实现了试验数据的处理,获得激光焊接孔外等离子体的温度场.计算得出的温度场呈相对于光束中心的四周低中间高的趋势.     

获取激光参数的图像处理方法研究

激光相干告警系统要获取的基本信息是入射激光的频率和入射角度,为了从激光干涉条纹图像中获取这些参数,文中的处理思路是:首先借用Matlab软件对获得的图像进行滤波、二值化等处理,然后运用几何学中弧线、直线交点等方法计算二值图像中圆心和半径等参数,再根据数学模型计算、转换出激光的入射角和频率.这种图形计算的方法完全不同于传统的曲线拟合手段,但通过对多帧图像的处理和演示系统验证,计算方法可行,结果正确,探索了图像处理和分析技术与几何学在激光告警领域中的综合应用,为今后的工程化提供了原理验证基础.     

一种新型实时快速滚转角测量系统

针对滚转角测量系统中的实时快速图像处理需求,提出一种基于泰伯-莫尔效应的计算量小、快速高效并且精度高的图像处理算法。首先,对干涉图像进行频域滤波和空域中值滤波,去除噪声并平滑保留图像边缘;然后采用自适应二值化进行阈值分割,再进行细化并去除毛刺,剪切图像去除效果差的边缘数据;最后采用一种霍夫变换和最小二乘法求解条纹间隔进而求得滚转角。实验结果表明,测量误差小于2.5 arcsec,在PC机上完成一次运算时间约为400 ms。所采用的算法提高了图像处理速度。全部算法采用ANSI C编程实现,可移植到不同的嵌入式图像处理系统中,提高了算法的通用性和实用性。     

一种JPG图像到PLT文件的转化方法

为了满足激光标刻中对PLT文件资源的需求,本文提出一种把JPG图像转化为PLT文件的方法,算法涉及图像的二值化、滤波、轮廓提取、细化、矢量化等。     

互相关算法在运动目标距离选通激光三维成像中的应用

在微光成像中,距离选通成像是一种获取目标三维信息的有效手段。对于静止目标而言,可以通过对目标切片成像,获得不同选通距离的目标图像,进而通过二值化算法或质心算法获得目标的三维图像。而对于运动目标而言,在切片成像的同时,目标的空间位置会发生变化,因此需要对不同选通距离的目标图像进行配准,而后才能获得目标的三维图像。搭建了基于像增强电荷耦合器件(ICCD)的距离选通实验系统,提出了一种基于像质评价的互信息配准算法配准激光图像目标的空间位置,然后对配准后的激光图像通过互相关算法获得三维图像,并在保证一定的三维精度基础上,逐渐减少激光图像的像幅数,最后与二值化算法和质心算法三维重构进行了实验对比,实验结果表明,互信息配准算法能够有效配准激光图像,互相关三维成像算法精度高于二值化法和质心法,最少采用2幅图像即可获得目标的三维点云图像,大大降低了对运动目标三维成像的难度。     

激光焊接熔池的实时检测与分析

激光精密焊接技术在焊点的精确定位以及焊接缺陷的实时检测方面还存在一些有待解决的问题。激光焊接过程会产生大量的等离子体, 严重影响机器视觉系统的成像质量。试验证明, 通过给机器视觉系统添加同轴辅助照明光源可实时获得清晰的熔池图像。在理想状态下, 激光焊接的熔池形状应为圆形, 根据这一特点设计了速度较快且准确度高的矩阵法进行熔池边缘的快速检测。利用圆拟合的方法在获得熔池中心坐标和半径的同时, 还可进行边缘缺陷的实时检测。     

基于侧影轮廓的激光射线成像图像重建方法

由于进行激光射线成像图像重建的过程中没有对图像去噪处理，导致图像画面模糊，为此提出基于侧影轮廓的激光射线成像图像重建方法。采用两侧相邻法进行直线插补，去除激光射线成像图像中存在的噪声；结合图像灰度二值化方法将去噪后的图像转化成黑白二值图像；通过侧影轮廓中心相位提取二值图像特征；采用包围盒方法，建立图像重建三维数据场，按照数据场对激光射线成像序列实行直接绘制，实现图像重建。通过实验可知，所提方法重建后图像画面清晰，能够全面展现原始图像内纹理细节信息，且图像重建效率较高。     

YAG激光焊接等离子体电信号检测与焊接模式分析

激光等离子体中包含了反映激光焊接过程特征的信息。利用激光等离子体光电信号同步检测系统,检测激光等离子体的光电信号并进行光电信号的对比分析,阐明了电信号与等离子体温度之间的关系;对A304不锈钢、430不锈钢、碳钢Q235等材料的激光表面自熔焊接过程的等离子体电信号进行了实时检测及概率密度分布分析,对深熔焊特征最明显的A304不锈钢进行了电信号概率密度分布的标准差分析。研究结果表明:利用激光等离子体电信号能够实时反映激光焊接等离子体的温度变化的特点,可以根据激光等离子体电信号概率密度分布来分析激光焊接模式的特点,进一步的标准差分析法可以判断A304不锈钢激光焊接的模式。     

激光光斑的图像处理及边缘检测的改进

为了更精准地检测激光光斑中心位置与半径,用Matlab对采集到的激光光斑图像进行仿真对比实验,根据每一步图像处理结果分析,选出最理想的方案进行图像后续处理。最后根据光斑边缘检测的效果,用LabVIEW做出曲线拟合与图像边界的认定,解决了圆拟合算法对二值化后的光斑图像边缘认定不准,半径计算不够精确等关键问题。实验结果表明改进后的中心定位法,切实可行,对激光发射机光斑半径及其他参数的检测提供了一种更为精确的手段。     

一种基于方向场的指纹图像滤波算法

指纹识别是当今应用非常广泛的身份识别方法,它以指纹的唯一性和稳定性为基础,指纹识别具有方便、安全、可靠等特点,使自动指纹识别系统在人们的生活中扮演着一个十分重要的角色。对图像预处理进行了研究,图像预处理主要包括图像的滤波、二值化及细化三个步骤。滤波采用的是基于方向场的滤波,之后采用动态阈值法对图像进行二值化。细化采用的是模板比对法,将二值图中无关脊线方向的黑像素去除,达到细化的目的。所有上述方法都经Matlab验证,取得了较好的图像预处理效果。     

基于辅助光源的光纤激光对接焊镀锌钢的在线同轴监测

搭建了一个有辅助光源的光纤激光焊接质量同轴监测系统,着重研究了激光对接焊镀锌钢时的质量监测。首先利用光谱仪采集了光纤激光焊接镀锌钢的等离子体光谱分布,实验结果表明波长在430～480 nm、620～650 nm之间等离子体辐射强度较大,所以采取在滤光系统中使用绿色波段滤波片(其中心波长为532 nm)降低焊接过程中产生的等离子体对焊接质量监测的干扰;其次为了更好的采集到清晰的焊接同轴图像,在激光焊接头一侧加入一个绿色光的LED点光源,通过调整LED点光源照射角度可以实现加大焊接区域亮度,使得采集的图像质量最优。     

指纹图像的预处理算法

提出了基于方向特性的指纹预处理算法,包括前景/背景提取、平滑、二值化、二值滤波、细化5部分。该算法通过计算指纹方向图对指纹图像进行分割,依据方向场实现二值化,最后采用骨架提取技术细化指纹。这套算法成功减少了原特征的丢失和伪特征的增加。实验结果显示,该算法能够去除噪声,得到较高质量的指纹图像。     

基于脉冲红外热成像技术的锂电池端盖焊接质量检测

锂电池端盖作为保障锂电池安全的关键部件，端盖是一种铝制的薄片，采用激光焊接工艺，焊接过程中容易造成焊穿孔、断焊、虚焊的现象，目前主要依靠目视检测、可见光图像检测，但上述检测方式不能检测出虚焊问题。本文使用脉冲红外热成像技术对激光焊接进行检测，制作了焊接率为100%、50%、33%、25%共4个试件，采用信号重建方法可以消除试件表面不匀的影响，一阶导图像可以看到焊接区域，焊接率越大，焊接区域亮斑越大；对图像进行二值分割，结果表明激光焊接率和检测面积成正相关线性关系，验证了脉冲红外热成像技术对锂电池端盖焊接质量检测的有效性，为锂电池端盖焊接质量检测提供了一种新方法。     

激光扫平仪光电自动检测系统中扫描激光线的图像处理

对激光扫平仪光电自动检测系统中扫描激光线图像处理的实际情况，先采用隔行中值滤波来对图像进行预处理。然后，结合图像采集卡动态采集图像的特点，在分析扫描线区域的灰度值的基础上，提出根据图像采集卡奇、偶场采集结果的不同来对图像进行二值化处理的方法，实现了对扫描激光线图像的自动处理，获得了满意的效果。     

射流密度场激光双曝光全息干涉图像的后处理

由于闭口式风洞不能有效模拟在大气飞行的引信电机周围的流场,自行设计并建造了超音速射流吹风装置.采用激光双曝光全息干涉技术深入研究超音速射流吹风装置的流场结构并配合引信发电机外部流场的密度定量测量.在拍摄到了比较清晰的密度干涉条纹照片后,还要从图像的条纹中辨识出密度场等值线,才能利用干涉原理计算出当地条纹的密度.对图片条纹进行了辨识处理,并考虑到由于图像曝光程度的不同导致的图像左右部分亮度区别,设计了多重阈值的图像二值化处理算法.经检验,该图像的二值化处理结果与肉眼直接观察得到的条纹有良好的一致性和保真性.在随后处理过程中采用了一种按行的曲线像素搜索算法来细化二值化的干涉条纹,为以后从密度干涉条纹中提取射流密度场的程序化后处理工作打下了基础.若要完全实现密度场的自动提取,还有大量的后续工作有待开展.     

基于激光视觉的焊接裂缝自动定位系统设计

焊接裂缝定位工作量大,且定位精度不高,为此设计基于激光视觉的焊接裂缝自动定位系统。激光视觉传感模块中,焊接对象表面接收激光器发射的特定频率激光条纹后,与表面特征调制形成独有的激光条纹,同时,激光图像采集卡将CCD摄像机采集的激光图像信号转换为计算机可识别信号。在此基础上基于Steger算法提取激光条纹中心、采用Hough变换法提取激光条纹中心直线。根据激光条纹位置采用焊缝自动跟踪控制单元计算焊接裂缝偏差、调整焊枪位置,为模糊控制器设置自调节机制,最终基于跟踪状态调整自调节机制的隶属度函数,实现焊接裂缝的精准定位。系统测试结果显示:系统完成焊接定位任务时,时间开销约为PLC焊接裂缝自动定位系统的五分之一,焊接管道裂缝合格率均大于95%,优于对比系统,说明所设计系统具有较高的应用价值。     

镀锌板激光焊接工艺及锌行为研究

进行了镀锌板激光焊接工艺研究,讨论了激光焊接过程中锌的气化蒸发对等离子体形成的影响.结果表明,光束模式与等离子体控制是影响焊接质量的重要因素.使用合适的焊接工艺,可获得成型良好、无缺陷且性能与母材相当的接头.     

微细激光焊接中PSD定位方法研究

在精密微细激光焊接中,除对激光参数有严格要求外,对准焊点的位置是一个重要环节.为提高工作效率,研究以高分辨率位置敏感传感器(PSD)为核心,根据激光三角法测量原理.对微米级细丝定位.设计了一套位置探测系统.针对微细激光自动焊接存在的问题提出了一种精确定位方法.该系统采用二维步进电机驱动的工作台,可根据不同工件设计各种夹具.在X方向移动时,动态检测细丝的偏移量.通过计算机采集数据,软件计算,实时控制调整,适应激光精密焊接定位的要求.用激光粉末熔覆技术实现高质量、高可靠性的互熔焊接.