基于结构光视觉的激光拼焊焊缝背面质量检测方法研究

在激光拼焊中,背面焊缝成形质量直接影响焊件的机械性能.文中在分析结构光视觉检测原理的基础上,建立了基于结构光视觉传感的焊后焊缝背面质量检测系统并对焊缝背面质量检测系统图像处理方法进行了深入研究.在图像处理过程中,首先通过开窗处理来获得兴趣区域,采用中值滤波去除图像噪声;其次使用迭代自动阈值法分割出结构光;在结构光条纹中心线提取过程中,提出了一种新的模板法获得了条纹的边界并用几何中心法提取了条纹中心线;然后,将斜率分析法引入到条纹中心线特征点检测中并获得了中心线上的一系列特征点.最后通过背面焊缝的图像序列,计算获得了背面焊缝不同位置处的几何参数及缺陷值.试验表明,该焊缝背面质量检测系统图像处理方法可靠性高、运算速度快、抗干扰能力强,具有较高实用价值.     

基于局部阈值的激光拼焊焊缝条纹中心线快速检测方法研究

基于视觉的激光拼焊焊缝表面质量在线实时检测系统中,结构光条纹中心线能否快速、准确提取是影响检测系统性能的关键因素之一。传统的高斯拟合法和Hessian矩阵法虽然具有较高的亚像素提取精度,但其计算量非常大,无法满足实时性的要求。文中在分析激光拼焊焊缝质量检测系统中结构光条纹图像特点的基础上,将传统的几何中心法引入到结构光条纹中心线提取中,提出了一种精度介于像素级到亚像素级之间的局部阈值几何中心法。实验表明:该算法具有较高的精度和较强的抗干扰能力,实现了视觉检测系统中结构光条纹中心线的快速提取,为激光拼焊焊缝质量视觉检测系统在线实时检测奠定了基础。     

基于结构光视觉的激光拼焊焊缝质量检测方法研究

在基于结构光视觉的激光拼焊焊缝表面质量检测系统中,需要准确获得焊缝结构光条纹中心线和特征点的位置.由于焊接过程中的各种噪声干扰,使得焊缝图像复杂多变,因此选择合理高效的图像处理算法是非常重要的.针对这一问题,对结构光视觉焊缝质量检测系统图像处理方法进行了深入研究.在图像预处理中,首先通过开窗处理来获得兴趣区域,采用中值滤波去除图像噪声.在结构光条纹中心线提取过程中,提出了一种新的模板法获得了条纹的边界并用几何中心法提取了条纹中心线;最后,使用斜率分析法提取了特征点.试验表明,该方法具有较高的特征点检测可靠性,并且运算速度快、抗干扰能力强,具有较高实用价值.     

焊缝成形线结构光视觉检测方法研究

针对焊缝尺寸测量和表面成形质量评估问题,研究一种基于线结构光的焊缝视觉成形检测系统。在详细论述结构光视觉传感器的组成结构以及标定过程的基础上,优化图像预处理流程,提出了基于边界限定的灰度重心法来提取激光条纹中心线。以单像素的激光条纹为信息源表征焊缝轮廓,融合多特征点提取算法实现激光条纹轮廓特征点的检测并基于特征点建立角焊缝的尺寸计算模型,最终实现焊缝尺寸测量。结果表明：该焊缝成形视觉检测系统能满足焊缝检测性能的要求。     

激光薄板拼焊视觉检测系统中结构光平面计算方法研究

薄壁构件广泛应用于航空航天、汽车制造等领域,激光焊接具有焊接速度高、变形小、效率高的特点,适用于薄壁件的焊接。为实现安装有视觉检测系统的数控激光焊接机床薄板拼焊前轨迹规划,对视觉检测系统投射光平面的计算方法进行了研究。在数控机床的X-Y平台上放置靶标,视觉检测系统投射光条在靶标上,数控机床Z轴移动三个位置,并分别在三个位置拍摄图像。计算结构光条中心线和靶标相应位置点的交点,并利用交比不变法求交点的世界坐标,利用最小二乘法对三个位置的世界坐标进行平面拟合可得到视觉检测系统的结构光平面。实验证明该方法可用于薄板拼焊视觉检测系统的结构光平面计算。     

挖掘机动臂焊缝表面质量检测方法研究

针对挖掘机动臂焊缝表面质量检测的需求,设计了一种基于结构光视觉的焊缝表面质量检测系统。通过图像预处理技术,可以有效地去除动臂焊缝结构光条纹中的干扰信息,并利用灰度重心法提取单像素中心线。此外,根据单像素的结构光条纹中心线可以表征动臂焊缝几何轮廓的特征特点,建立一种基于斜率分析法和区域极值法来获取条纹特征点的焊缝尺寸测量模型。经过实际测试,结果表明该焊缝表面质量检测方法能够满足动臂焊缝的检测需求。     

基于结构光的角焊缝外观检测算法研究

针对结构光条纹曲率变化较大时中心线提取存在误差，导致焊后角焊缝外观参数检测不准确的问题，提出一种基于结构光的角焊缝外观检测算法。首先建立角焊缝外观检测系统并对系统内相机进行标定；然后采集图像并经过高斯滤波、Otsu值分割等一系列图像预处理，提出一种法向平均法来提取结构光条纹中心线；最后通过直线拟合法与移动向量法来提取结构光特征点，结合角焊缝外观定义计算出其宽度、凸度和咬边等外观参数。实验结果表明，所提出的角焊缝外观检测算法准确性高，平均误差为0.021mm，且系统算法具有良好的稳定性。     

薄板激光拼焊视觉检测系统标定方法研究

激光焊接是一种高质量、高速度、低变形的焊接方法,广泛应用于机械制造、航空航天、汽车生产、微电子等领域。为在进行薄板拼焊前获取焊缝轨迹,利用视觉系统焊接轨迹进行规划。使用了数控焊接机床,激光焊接头安装在数控机床的Z轴上,视觉检测系统安装在激光焊接头上。主要对焊缝检测系统中,CCD相机内参数和低功率激光器投影光平面标定方法进行了研究。相机内参数的标定使用了张氏标定法。投影光平面标定时,靶标放置在数控机床的X-Y平台上,低功率激光器投射结构光条纹在靶标上,视觉系统随Z轴移动并在三个位置拍摄靶标图像。在三个位置分别提取靶标上特征点及投影光条中心,应用交比不变性得到投影光条的空间坐标,拟合后可得到结构光平面。     

一种快速获取激光拼焊焊缝错配的新算法

本文讨论了基于视觉和结构光的焊缝形貌视觉检测系统的组成原理,针对拼板激光焊接工程中对焊缝检测的实时性要求高的特点,创新性地提出了一种快速获得焊缝错配缺陷的算法,主要步骤为:首先基于有关标准的检测指标阈值的设定,再次,针对在线提取到的图像进行预处理,主要是加窗和中值滤波;最后为Radon变换与错配检测.该算法能减少计算任务,从而快速获得错配检测指标.实验给出了不等厚板拼焊时的线性错配的数值和分布,同时验证了该算法的有效性.     

角点检测与光流跟踪的焊缝特征提取与定位研究

针对V型坡口中厚板对接焊焊缝特征点检测精度不高的问题,研究了一种基于激光视觉传感的角点检测与光流(LK)跟踪的焊缝特征快速提取与定位方法。根据三角测量原理,设计了能够实时检测焊缝特征图像的激光视觉传感器,并建立了由激光条纹特征点像素坐标到焊缝特征点三维坐标的数学模型;对焊缝图像进行了预处理,采用Shi-Tomasi角点检测提取了焊缝特征;最后使用光流法为后续帧匹配特征角点,实时计算出了图像中焊缝特征点的亚像素位置。研究结果表明:基于角点检测与光流法跟踪的焊缝特征提取与定位方法,其特征点检测精度较高,平均误差在±0.13 mm以内,可以实时、准确地识别焊缝特征。     

激光拼焊板成形极限图性能分析

对汽车用冷轧钢板进行了等厚激光拼焊试验，并进行了成形极限图性能分析和将等厚激光拼焊板进行汽车零部件实冲试验。结果表明：尽管激光拼焊板激光焊缝部位由于焊缝的硬化其成形性能较母材有所降低，但通过激光焊缝位置的合理设计，激光焊缝的应变安全裕度能够满足汽车零部件的成形要求。     

钛合金管件焊缝射线探伤图像识别与数据分析

针对钛合金管件焊缝射线图像检测过程中,人工识别缺陷效率不高、准确度较低的问题, 提出采用计算机图像识别技术,对钛合金管件焊缝缺陷位置进行数字成像、图像预处理、图像分析以及特征的提取,并研发了射线探伤数据分析与质量评判软件系统,采用该系统对焊缝缺陷进行自动识别,可实现钛合金管件焊缝质量的自动评判。     

一种适合焊接专机的激光焊缝跟踪应用

为确保焊接过程中焊枪始终沿焊缝运动,提升焊接质量,采用基于主动视觉传感技术的新一代激光视觉传感器实时采集焊缝轮廓的图像,由传感器控制柜按在PC界面上选定的算法进行图像处理与特征识别,提取焊缝跟踪点的位置坐标,并根据标定的参考位置和预设的比例关系转化为模拟电压量输出,进而驱动十字滑台上的伺服电机带动焊枪做出相应的纠偏动作。可编程逻辑控制器(PLC)被用来实现焊枪初始定位、滑台的手动控制与自动跟踪模式切换、安全互锁等功能。最终建立了一套适用于焊接专机的焊缝自动跟踪应用系统。实验结果表明,该系统安全实用,具备了良好的实时跟踪能力。     

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。     

A study on a vision sensor system for tracking the I-Butt weld joints

In this study, a visual sensor system for weld seam tracking the I-butt weld joints in GMA welding was constructed. The sensor system consists of a CCD camera, a diode laser with a cylindrical lens and a band-pass-filter to overcome the degrading of image due to spatters and arc light. In order to obtain the enhanced image, quantitative relationship between laser intensity and iris opening was investigated. Throughout the repeated experiments, the shutter speed was set at 1/1000 second for minimizing the effect of spatters on the image, and therefore the image without the spatter traces could be obtained. Region of interest was defined from the entire image and gray level of the searched laser stripe was compared to that of weld line. The differences between these gray levels lead to spot the position of weld joint using central difference method. The results showed that, as long as weld line is within ±15° from the longitudinal straight line, the system constructed in this study could track the weld line successfully. Since the processing time is no longer than 0.05 sec, it is expected that the developed method could be adopted to high speed welding such as laser welding.     

Weld seam tracking and panorama image generation for on-line quality assurance

Traditionally, automated quality inspection of welding tasks relies on nonvisual information and is mainly done off-line. In this work, we introduce an image acquisition system which is capable of monitoring the welding process on-line, resulting in high-quality image information during an ongoing welding process. We show how to further exploit this image information by automatically tracking the weld seam position in the image, even under heavy smoke and gas disturbances. We exploit the high information redundancy between subsequent frames given by large overlap to generate a seamless image of the entire weld seam and effectively suppress adverse optical effects caused by, e.g., smoke and sparks.     

应用形态学运算的焊缝X射线图像处理研究

应用数学形态学方法对钢管焊缝X射线检测的图像处理进行了详细地分析研究,通过对钢管焊缝检测灰度图像的去噪、增强和分割处理的实例,讨论了灰度形态学图像处理的方法及其在焊缝射线检测中的应用。实验结果证明了处理方法及其技术实现的实用性和可行性。     

Investigation into the formability of Al-1050 tailor-welded blanks with antilock braking system

Tailor-welded blanks (TWBs) have been widely used in the automotive industry as they reduce car weight and manufacturing cost. A new deep drawing system with an antilock braking system (ABS) was used for the improvement formability of tailor-welded blanks. In this study, Al-1050 aluminum alloy sheets, having a thickness of 1.5 and 2 mm, were welded using both a metal inert gas (MIG) and a laser welding. The effect of the conventional and ABS methods on the limiting drawing ratio (LDR), punch force, weld line movement, and wall thickness is investigated. The experimental results showed that tailored blanks produced using laser welding are not suited for deep drawing. In contrast, however, the MIG-welded blanks are suitable for deep drawing. These TWBs were deep drawn with both the conventional and ABS methods. The ABS method improved the LDR from 2.06 to 2.15 and decreased the maximum load from 17.31 to 16.53 kN when compared with the conventional method.     

Seam gap bridging of laser based processes for the welding of aluminium sheets for industrial applications

Laser welding has a large potential for the production of tailor welded blanks in the automotive industry, due to the low heat input and deep penetration. However, due to the small laser spot and melt pool, laser-based welding processes in general have a low tolerance for seam gaps. In this paper, five laser-based welding techniques are compared for their gap bridging capabilities: single-spot laser welding, twin-spot laser welding, single-spot laser welding with cold wire feeding, twin-spot laser welding with cold wire feeding and laser/GMA hybrid welding. Welding experiments were performed on 1.1- and 2.1-mm-thick AA5182 aluminium sheets. The resulting welds were evaluated using visual inspection, cross sectional analysis with optical microscopy, tensile tests and Erichsen Cupping tests. The results show that the use of a filler wire is indispensable to increase the gap tolerance. A proper alignment of this wire with the laser spot(s) is crucial. With the single spot laser welding with cold wire feeding, a gap up to 0.6 mm could be bridged as opposed to a maximum allowable gap width of 0.2 mm for single-spot laser welding without filler wire. For 2.1-mm-thick sheets, the laser/GMA hybrid welding process can bridge even gaps up to 1.0 mm. Most welds had a high tensile strength. However, during Erichsen Cupping tests, the deformation of the welds is significantly lower as compared to the base material.