铝合金MIG焊正面熔池图像视觉传感与处理

建立了铝合金脉冲MIG焊熔池图像检测CCD视觉传感系统。应用窄带滤光的方法成功地解决了强弧光干扰，通过大量试验，在获取清晰焊接熔池区图像的基础上，分析了铝合金焊接熔池图像的特征，研究了适合铝合金MIG焊熔池图像处理方法和熔池几何尺寸的边缘检出方法，获得了满意的熔池边缘特征图像，为进一步实现铝合金MIG焊接熔透智能控制奠定了基础。     

数学形态学在MAG焊熔池图像处理中的应用

用灰值和二值数学形态学操作对MAG焊熔池图像进行了处理,并对比分析了二者在.Net和MFC两种软件开发平台上的图像处理编程效率和运行速度。MAG焊接过程熔池图像处理结果表明,采用数学形态学和.Net编程可满足强实时性的熔透控制要求。     

铝合金TIG焊熔池图像的获取与处理

研究建立了适用于铝合金TIG焊接过程中焊接熔池图像传感系统,探索了获取铝合金熔池图像的条件,详细论述了图像传感系统与焊接电源特性之间的匹配关系。给出了图像传感系统中各个部分之间的空间位置关系。在多种不同的焊接规范下进行了大量的图像获取试验,获得了不同规范下清晰的铝合金熔池正反两面图像。分析了铝合金焊接熔池图像的特征,设计了相关中值滤波和基于统计理论的双期望值阈值方法以及小波变换等方法对焊接熔池图像进行处理,获得了铝合金焊接熔池图像的准确边缘,为焊接过程的智能控制打下基础。     

铜熔池信息视觉检测和图像处理研究

建立了一个近红外CCD熔池动态信息的图像检测系统,用于钢表面铜熔池视觉信息的检测.应用窄带滤光技术成功地解决了强弧光干扰,在获取清晰的焊接熔池区图像的基础上,研究了焊缝熔池几何尺寸的边缘检出方法,获得了满意的熔池边缘特征图像.     

形态学在熔池图像处理中的应用研究

针对焊接自动化中熔池图像的特点 ,以及焊接质量实时控制的实际需要 ,利用灰度形态学 ,设计了快速有效的图像处理算法 ,实时提取出了熔池的最大宽度、半长、后部面积、后拖脚等重要的几何参数。同时该算法对一般的图像处理问题也具有重要的意义。     

基于数学形态学的激光拼焊熔池图像处理研究

基于拼板激光焊接工程中的实时检测系统，应用数学形态学中的相关图像处理技术，提出了一种新的熔池图像处理流程模型，并通过实验得到了三种清晰的熔池边缘图像，同时验证了该模型的正确性。将算法与经典算法进行比较，证明了该算法对于激光拼焊的适用性和鲁棒性。     

铝合金双丝脉冲MIG焊双向熔池同步视觉传感及图像处理

铝合金双丝脉冲焊接时,强烈的双弧光强和铝合金的强反射作用造成熔池视觉传感比较困难。建立一套双丝脉冲焊熔池双向同步视觉传感软硬件系统,通过近红外滤光技术和控制电荷耦合器(Charge-coupled device,CCD)快门曝光时间,获得清晰的尾部和侧面同步铝合金熔池图像。针对铝合金双丝脉冲焊熔池图像存在的高频横纹干扰,提出利用巴特沃斯低通加强滤波的方法进行去除,并通过灰度拉伸、阈值分割和边缘提取等图像处理方法,获得双向熔池轮廓。通过熔池几何形态分析,得到双丝脉冲焊前中部熔池形状为椭圆形,尾部形状为抛物线。在获得抛物线和椭圆曲线方程的基础上定义并计算熔池宽度、全长、面积、周长、尾部系数等熔池几何特征参数。     

外加磁场对高速GMAW电弧和熔池行为的主动调控效应

在熔化极气体保护焊(Gas metal arc welding,GMAW)过程中,当焊接速度超过临界值后,焊缝成形变差,出现咬边和驼峰焊道,无法满足生产要求。研究证明,熔池中动量很大的后向液体流是产生驼峰焊道的主要原因。自主研发外加磁场发生装置,向熔池施加横向电磁力,对后向液体流进行主动干预,并调控熔池流态,从而抑制驼峰焊道的形成。在Q235低碳钢板上开展焊接工艺试验,获得了不同磁感应强度下的焊缝表面成形;采用高速摄像技术,拍摄焊接过程中的电弧和熔池图像,分析外加磁场对电弧形态、熔池流场和焊缝成形的影响规律,初步揭示外加磁场抑制驼峰焊道的机理。试验结果表明,外加横向磁场能明显调控熔池流态,减小后向液体流的动量,并能有效抑制驼峰焊道和咬边等缺陷,显著改善焊缝成形,提高临界焊接速度。     

TIG焊熔池表面流动行为的研究

针对钨极惰性气体保护(Tungsten inert gas,TIG)焊熔池表面流动行为,在确定TIG焊熔池表面可采用粒子示踪的方法来进行其表面流动行为示踪的基础上,在以激光为试验背光光源,通过激光在TIG焊熔池表面镜面反射后,使得熔池及示踪粒子清晰成像于成像屏上。在此基础上,开展对304不锈钢和Q235普通碳钢的熔池表面流动行为的试验研究,对所获得这两种材料的TIG焊熔池试验数据进行处理与对比分析,探究熔池表面流动规律。研究结果表明:在TIG焊过程中,其焊接熔池存在两种运动模式,在304不锈钢焊接过程中熔池表面的液态金属由边缘向熔池中心流动;在Q235碳钢焊接过程中熔池表面的液态金属不定向、不规则地由熔池中心向熔池边缘流动,并测量304不锈钢TIG焊过程中熔池表面的液态金属流动速率为12 mm/s左右,Q235碳钢的熔池表面的流动速率为15 mm/s左右。     

铝合金脉冲GTAW焊熔池表面反射模型研究

熟练焊工能够通过观察熔池表面的凸凹信息获取熔池的成形,在机器人智能化焊接过程中,采用视觉传感方式模拟焊工视觉获取熔池的形状信息。图像的灰度值决定于光源特性、物体表面形状、反射特性和摄像机特性。熔池图像隐含熔池的形状信息,为了从图像中提取熔池的形状信息,分析了铝合金脉冲GTAW焊的熔池表面反射特性,熔池表面由漫反射表面、镜面反射表面和互反射表面组成,建立了熔池表面反射模型。     

基于M带小波变换的焊接熔池图像边缘检测

利用M带小波变换理论对CO2焊图像进行处理。基于Mallat小波模极大值边缘检测技术，研究了熔池边缘和焊缝位置的M带小波检测方法及算法实现，对边缘检测结果进行了分析。对CO2焊图像处理结果表明，用M带小波变换理论构造的小波基对提取熔池边缘和焊缝位置效果较好，可用于熔深控制、焊缝跟踪等领域。     

湿法水下焊接电弧区域图像采集与处理

采用复合滤光技术和水下ＣＣＤ摄像系统,在可见光范围内采集出了药芯焊丝湿法水下焊接电弧区域图像,并运用了基于中值滤波和梯度算子的图像边缘检测方法,有效地区分了电弧燃烧区域和电弧气泡区域,为湿法水下焊接电弧的机理研究及水下焊接过程控制奠定了基础。     

激光入射角影响焊接熔池匙孔瞬态行为数值模拟

在激光焊接中,激光入射角直接影响着熔池匙孔瞬态行为,而仅采用工艺试验方法难以探索其规律。利用数值模拟技术模拟激光入射角分别为30°、0°、-30°的焊接过程,研究激光入射角对熔池匙孔瞬态行为的影响。同时通过激光焊接试验对仿真结果进行验证,数值仿真的焊缝横截面形貌与试验结果吻合较好,表明仿真结果能够反映激光焊接过程。分析不同激光入射角下温度场、熔池内流场、匙孔后壁反冲压力、匙孔深度和匙孔后壁静压力的变化。结果表明,激光入射角的正负影响熔池内部流动的快慢;激光入射角为正时,有利于抑制飞溅形成,而激光入射角为负时,则促进飞溅生成;激光入射角的正负明显影响匙孔的稳定性,当激光入射角为负时,匙孔稳定性降低,坍塌频率增加,产生气泡的概率提高。使用合适的激光正入射角有利于提高激光焊接质量。     

焊缝图像处理与焊缝中心的提取

随着焊接过程自动化和智能化的发展，图像处理技术越来越受到国内外学者的重视，它在焊缝自动跟踪系统中也有广泛的应用。本文介绍了图像处理的基本过程，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，并着重分析了焊缝中心提取的几种方法，提出了一种求取平均值的简单有效的方法。     

CO2气体保护焊在汽车焊接中的应用

CO2气体保护焊具有高效、节能、焊接变形小、焊缝成形美观等优点,且随着国产CO2气体保护焊机和焊丝开发应用,只要合理使用CO2气体保护焊,其在汽车工业中有很大的使用价值。     

图像处理在焊缝跟踪中的应用研究

随着焊接过程自动化和智能化的发展,基于图像处理技术的焊缝位置检测和焊接缺陷检测过程越来越受到国内外学者的重视。本文对焊缝自动跟踪系统中有关图像处理方面的内容作了分析。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,边缘检测和特征点提取等图像处理过程;并对当前焊缝跟踪中的图像处理技术存在的问题和解决方法作了一些总结和分析,最后对其应用前景作了展望。     

活性剂钨极惰性气体保护电弧焊接熔池行为的观察

利用高速数字摄相机对涂敷活性剂与不涂活性剂条件下的熔池表面流体流动形态及等离子体行为进行观察.利用X射线实时焊缝数字观察系统,用钨粒子示踪法测试熔池流体流动的规律.试验结果表明,活性剂使电弧收缩、改变熔池流体的流动方向并使流体流动速度加快,有活性剂时的涡流流动速度比无活性剂的涡流流动速度增加4倍,强烈的熔池流体向内对流是活性剂钨极惰性气体保护电弧焊熔深增加的主要原因,验证了数值模拟得到的结果.     

激光-MAG复合焊接过程金属蒸气和背部熔池图像分析

在激光-MAG复合焊中,金属蒸气和背部熔池包含着大量的焊接状态信息。以316不锈钢和400低碳钢为试验对象,作异种材料复合焊接,并应用高速摄像机获取焊接过程中正面金属蒸气和背部熔池的实时图像。提取金属蒸气面积形态特征,结合背部熔池图像同步分析金属蒸气周期性变化规律并研究金属蒸气和焊接状态、焊缝成形之间的关系。以灰度共生矩阵(GLCM)方法分析图像纹理特征,并用能量、对比度和熵三个特征分析背部熔池与焊缝成形之间的关系。结果表明,所分析方法能有效反映金属蒸气的变化机理,金属蒸气和背部熔池与焊接状态之间的关联,为在线检测复合焊接质量提供依据。