TIG焊焊缝识别算法研究

焊缝跟踪技术是自动电弧焊接的一个重要研究领域,基于视觉传感的焊缝图像处理技术已经成为焊缝自动跟踪的一个重要研究方向。对基于图像处理的焊缝处理技术包括图像滤波、图像增强、图像二值化、边缘检测等过程和方法进行了分析和研究,研究了图像二值化和边缘检测技术以及Roberts,Sobel,Prewitt,LOG,Canny这5个算子的基本原理和算法实现过程。     

基于结构光视觉传感器的弧焊机器人视觉检测方法及试验结果分析

针对自动焊接机器人焊缝精确检测的问题,研究了基于结构光视觉传感器的视觉检测方法,对结构光视觉传感器实时采集图像进行理论分析,经过焊缝图像预处理、图像边缘检测和轮廓提取等处理过程,运用最小二乘法对焊缝边缘拟合,通过求平均值的方法提取结构光条纹的中心直线,找到数字图像中焊缝的位置,最后利用机器人手眼标定焊缝的位置,并进行焊缝跟踪。结合试验,验证了该视觉检测方法检测精度较好,能够满足实际的工作要求。     

基于视觉传感的焊缝跟踪技术研究和展望

概述了弧焊过程焊缝跟踪的发展现状，着重介绍了基于视觉传感的焊缝跟踪技术。综合论述了被动光视觉法和主动光视觉法的基本原理、优缺点和应用情况，详细讨论了图像预处理、图像分割和边缘检测的各种处理方法及实践应用，并分析了经典PID控制、模糊控制、神经网络控制和专家系统等控制技术在焊缝跟踪中的应用发展。文章对基于视觉传感的焊缝跟踪技术的发展作了展望。     

图像处理技术在焊缝跟踪中的应用研究

以视觉传感型焊缝跟踪系统为研究对象,详细分析了图像处理技术在焊缝跟踪过程中的应用,其中包括图像预处理、图像分割、边缘检测和特征点提取等图像处理过程;总结了一些传统和新型的图像处理算法,并讨论了各自的工作原理和优缺点.最后,对图像处理技术在焊缝跟踪中的应用前景作了展望.     

基于图像处理铜包铝线缆TIG焊焊缝自动跟踪方法

针对铡包铝线缆TIG焊常出现的焊偏问题,研制了一种采用视觉传感器的焊缝自动跟踪系统.以弧光为主动光源,在电弧前方20 mill处对铜皮对口缝进行摄像.对焊缝图像进行均值滤波和减噪,采用Canny边缘检测算子对焊缝边缘进行检测,通过Hough变换检测得到焊缝边缘直线,运用计算机对其进行处理求取焊缝偏差.通过控制执行机构,调整焊枪位置,自动进行焊缝纠偏.试验结果表明,该焊接过程采用图像处理技术识别铜皮对口缝方法可行,实现了铜包铝线缆TIG焊焊缝的自动跟踪控制.     

基于视觉传感的机器人水下焊缝跟踪

根据视觉条件下水下自动化焊接的特殊要求,设计了一套机器人水下视觉焊缝跟踪系统.针对水下焊缝图像干扰严重、模糊等特点,采用小波变换技术去除了弧光、飞溅等干扰噪声,采用改进的模糊增强图像处理方法,提高了图像处理的效率,获取了清晰的边缘图像.边缘检测后,对焊缝左右特征点进行扫描,准确地提取了焊缝中心.为了减小跟踪误差,将焊缝轨迹中的每个小线段的坐标偏移量分成50等份,同时设计了有效地机器人轨迹跟踪控制程序.水下斜线和曲线焊缝的跟踪试验表明,在正常的条件下,可以满足跟踪要求.     

机器人焊接轨迹自动跟踪视觉技术研究

针对目前机器人焊接常用的自动跟踪视觉技术方法之不足,即传统的主动视觉方法难于识别空间几何特征不明显的结构,而被动视觉方法又过于依赖灰度梯度特征,在阐述分析焊缝跟踪视觉技术实际应用情况的基础上,提出了利用焊缝纹理特征的视觉检测新思路,给出了基于纹理特征匹配和纹理分割的二种实现方法,并就具体的焊缝图像分析算法的可行性和适用性进行了研究和验证.所提出的在线视觉技术方法为更好地实现机器人多层多道电弧焊接轨迹自动跟踪提供了新的途径.     

基于GED预测器的焊缝图像边缘提取方法

焊缝图像的边缘提取精度对实现焊缝视觉跟踪至关重要。根据对焊接过程中采集的图像进行特征分析,新颖的把压缩技术中的梯度边缘检测(GED)预测器模板应用到焊缝图像边缘提取中,首先对焊缝图像进行滤波、二值化,生成预处理图像,然后对预处理焊缝图像应用GED预测器模板生成预测误差图像,再通过阈值分类误差图像边缘,细化边缘。实验证明,该方法检测的焊缝图像伪边缘少、定位准确、边缘清晰,达到较好的效果。     

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。     

基于Canny算子的焊缝图像边缘提取技术

焊缝边缘是焊缝图像的最主要特征,选用适当的边缘检测算子得到准确的焊缝信息是焊缝图像处理的关键步骤.选用并研究Canny算子来提取焊缝的边缘特征,详尽地叙述Canny算子的基本原理和算法实现过程.最后为了验证Canny边缘检测算子的效果,分别用Canny、Kirsch、Prewitt、Robert、Sobel和Gauss-Laplace算子对焊缝图像进行边缘检测试验,根据边缘处理结果和焊缝中心坐标图像,得出Canny边缘检测算子是边缘检测的一种十分有效的方法,适合于视觉传感的焊缝跟踪图像处理过程.     

基于视觉处理的焊缝质量检测与控制系统

采用视觉处理方法是实现焊接质量检测与控制的重要途径之一,而视觉处理算法是其可靠、准确应用的关键环节.采用CCD传感器直接摄像法获取焊接熔池的图像,利用数学形态学的图像处理方法,建立统一的非线性处理算法,对熔池图像进行预处理和特征提取,获取熔池边缘信息并确定焊缝中心和熔宽、熔高等信息,将这些信息与模糊逻辑相融合,实现高性能的跟踪和焊接质量PID模糊闭环控制.试验结果表明,基于视觉处理的焊接质量检测与控制系统具有良好的稳定性和准确性.     

基于变面积式双涡流传感器的焊缝跟踪系统

针对薄板对接接头错边问题以及搭接接头难以实现焊缝跟踪问题,提出了一种基于变面积式双涡流传感器的焊缝跟踪方法.将两变面积式涡流传感器置于焊缝的一侧,通过双传感器分别检测高低和左右的位置信息,相互补偿得到独立的偏差信号以实现焊缝跟踪.分析了变面积式涡流传感器的原理,利用响应面法拟合响应曲面,进行变量分离,得到了输出电压信号与面积的关系式.最后,搭建简易平台进行了薄板对接及搭接的焊缝跟踪试验.结果表明,双涡流传感器焊缝跟踪方法具有可行性与正确性,为自动焊缝跟踪技术研究提供了新的研究方向.     

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。     

基于结构光视觉传感的焊缝视觉信息检测和识别研究

对基于结构光视觉传感的焊缝视觉信息检测和识别进行了研究.所获取的焊缝图像中存在着大量的飞溅、烟尘和电弧光等噪声干扰.CCD摄像机获取焊缝图像,经图像采集卡A/D转换后送入计算机内存,然后采用各种图像处理方法对图像数据进行处理,焊缝原始图像经过二值化、中值滤波、拉普拉斯锐化、细化一系列图像预处理,准确提取激光条纹信息,提出了几种常见的焊缝形式的检测和识别算法,算法所需时间均不到1 ms,提取焊缝特征,实现对焊缝的自动跟踪.     

A machine vision approach to seam tracking in real-time in PAW of large-diameter stainless steel tube

Manual monitoring and seam tracking through watching weld pool images in real-time, by naked eyes or by industrial TV, are experience-depended, subjective, labor intensive, and sometimes biased. So it is necessary to realize the automation of computer-aided seam tracking. A PAW (plasma arc welding) seam tracking system was developed, which senses the molten pool and the seam in one frame by a vision sensor, and then detects the seam deviation to adjust the work piece motion adaptively to the seam position sensed by vision sensor. A novel molten pool area image-processing algorithm based on machine vision was proposed. The algorithm processes each image at the speed of 20 frames/second in real-time to extract three feature variables to get the seam deviation. It is proved experimentally that the algorithm is very fast and effective. Issues related to the algorithm are also discussed.     

基于改进的边界追踪算法的管道法兰焊缝识别

针对目前管道法兰焊接中存在的缺点,文中对管道法兰焊缝进行先检测后识别,提出了一种基于改进的边界追踪算法的管道法兰焊缝识别方法.在焊缝检测阶段,利用曲率角估计的方法精确确定焊缝位置.在焊缝识别阶段,利用膨胀和掩码操作,根据检测到的焊缝位置,提出了一种在原图中设置不规则感兴趣区域的方法;细化边缘,并提出一种过滤伪边缘的算法.通过实际焊缝的试验验证,结果表明,基于改进的边界追踪算法的管道法兰焊缝识别方法能够准确的识别焊缝边缘,并且系统的识别稳定性好.     

一种用于窄间隙焊缝跟踪系统的多极阵列电容传感器

焊缝跟踪系统是实现智能焊接的关键技术之一,针对窄间隙焊缝中焊缝实时跟踪困难等问题,文中设计了一种基于边缘电场技术的多极阵列电容传感器,并通过结合了小波滤波与非线性映射技术的电容信号处理技术,实现了该传感器对窄间隙焊缝坡口形貌的重构.首先,建立了该传感器的数学模型,得到了多极阵列电容传感器的相关理论数值,并结合有限元仿真分析,优化了传感器结构.随后,通过电容信号处理技术实现了对传感器电容信号的提取及优化,获得了焊枪偏移及焊缝偏差信号,完成了焊缝坡口形貌重构.结果表明,多极阵列电容传感器应用于窄间隙焊缝跟踪系统是可行的,对窄间隙焊缝跟踪具有重要意义.     

激光焊磁光彩色成像焊缝检测方法

针对激光焊接平板对接微间隙焊缝(间隙小于0.1 mm),研究彩色图像信息的磁光成像焊缝检测算法,为微间隙焊缝的精确跟踪提供一种新方法. 采用磁光传感器采集焊接过程的焊缝区域图像,对焊缝磁光图像在RGB(red, green, blue)和HSV(hue, saturation, value)彩色空间的灰度分布进行分析,提取RGB图各分量的灰度图,根据各分量灰度分布曲线确定阈值提取焊缝边缘,合成3个分量的焊缝边缘得到焊缝过渡带轮廓;对HSV图的每个分量图灰度直方图进行分析确定阈值,然后综合形成单一的焊缝过渡带分割图像. 结果表明,该方法能有效检测肉眼难以分辨的微间隙焊缝.     

光切法视觉检测的焊缝坡口中心定位方法

焊缝坡口成像质量和焊缝中心定位是实时焊缝跟踪系统的关键问题,针对氩弧焊接时坡口的视觉焊缝跟踪过程中强弧光干扰等问题,设计了基于高亮单色激光结合窄带滤镜的光切法坡口成像系统,分析焊缝图像特征,提出一种基于直线Hough变换的坡口中心快速定位方法,实际应用结果表明,该系统算法简单并满足实时性要求。