弧光法与激光视觉法检测熔池振荡特征的对比分析

为了研究不同焊接条件下激光视觉法与弧光传感法对脉冲GTAW焊熔池振荡信号的传感效果,分别建立了相应的试验系统,并进行了提取脉冲GTAW定点及连续焊熔池振荡频率的试验,对比分析了两种方法的传感效果. 结果表明,定点焊时弧光传感法与激光视觉法都能够稳定并准确的检测出熔池振荡频率;连续焊时随着焊接速度的提高弧光法传感获得熔池振荡信号质量变差,而焊接速度的变化对激光视觉法获得熔池振荡信号质量影响较小. 因此在连续焊接条件下,激光视觉法具有更好的适应性.     

CO2焊接熔池直接视觉图像传感研究

应用被动式视觉传感方法进行CO2焊焊接熔池的形状检测。为了消除弧光干扰并获得清晰的熔池图像,设计了由窄带滤光片、中性密度滤光片和普通焊接滤光片构成的复合滤光系统。基于CO2焊焊接弧光的光谱分布特征,首先确定了窄带滤光窗口机心波长为632．8nm。然后,通过实验确定了中性密度滤光片和普通焊接滤光片的规格,以及它们与窄带滤光片的最佳组合方式。图像检测实验结果表明,该复合滤光系统有效地消除了弧光干扰,获得了高质量的熔池图像。同时,对CO2焊焊接熔池的图像特征进行了初步分析,为进一步进行熔池图像处理和焊缝成型控制的研究奠定了基础。     

脉冲熔化极气体保护焊熔池的视觉传感与实时控制

研究对脉冲熔化极气体保护焊（GMAW）熔池过程采用视觉传感与实时控制方法的可行性问题。由于GMAW过程的熔滴过渡现象的复杂性，尝试模拟焊工通过观察熔池变化等因素来调整焊接参数获取满意的焊缝成形的行为。建立了脉冲GMAW过程熔池视觉传感系统，宏观上将熔滴过渡对熔池特征的影响作为黑箱过程处理，根据脉冲GMAW弧光光谱分布和熔池图像特征提取，实现对脉冲GMAW熔池动态过程的实时检测。采用辨识算法建立焊接动态过程的数学模型，进而设计脉冲GMAW熔宽的PID控制器，实现对脉冲GMAW熔池宽度的实时控制。试验表明，建立的视觉传感系统、图像处理算法以及控制器设计检测与控制熔池变化在一定程度上的能够满足脉冲GMAW焊缝宽度的实时性与精度要求。     

基于结构光的水下焊接熔池宽度在线检测

直接拍摄水下焊接熔池图像来检测焊接熔池宽度实现难度较大,提出了一种通过成形焊缝结构光条纹图像来完成水下焊接熔池宽度在线检测的方法.将装有防水罩的激光结构光视觉传感器安装在焊枪之后置于水下,针对水下成形焊缝图像特点,经图像加窗、拉普拉斯锐化、二值化以及数学形态学滤波和图像细化处理,就能够在线获得焊接熔池宽度.结果表明,处理过程速度快,检测结果精度高.当条纹检测点和熔池中心之间的距离小于35 mm时,焊接熔池宽度相对误差可控制在3%以内.     

连续行走脉冲TIG焊熔池谐振法熔透控制

熔池振荡频率与熔池尺寸之间的良好对应关系,可以用于进行熔池尺寸检测及熔透控制,但在快速行走焊接时难度很大。本文在恒定直流之上叠加定频率正弦波电流做为脉冲焊接电流激振熔池,在连续行走焊接时,通过电弧电压检测熔池振荡即熔池尺寸。在脉冲电流作用期间,随着熔池尺寸的增长,当熔池自身固有振荡频率与焊接电流正弦波频率一致时,熔池产生谐振,从电弧电压中检测到谐振特征变化信号,该信号的强度,稳定性,重复性及与熔池     

TIG焊熔池外激谐振与熔透的关系

薄板TIG 焊时,利用脉动电流引起熔池振荡,当脉动电流与一定尺寸熔池自然振荡频率相同时,则熔池产生谐振,造成电弧长度及电弧电压有较大的往复变化。对电弧电压变动部分进行滤波,放大并用计算机采样,发现当熔池谐振时,电弧电压变动部分达到最大幅值,谐振后幅值很快衰减。本文以熔池谐振信号做为熔透信息进行熔透控制,给出了脉动电流电源,计算机检测系统。研究了熔透信号的变化规律及影响因素,在定点电弧及对接焊时,熔池尺寸与熔池谐振频率有较好的对应关系;以焊接电弧做为传感器,用熔池谐振频率控制熔透及熔池尺寸,有很好的重复性及较高的精度,这对解决熔透闭环自适应控制有很大的实际意义。     

激光焊接质量实时检测技术的研究现状

从检测信号和内容两个方面介绍了国内外激光焊接质量实时检测技术的研究现状。用于检测的信号主要有可听声波、超声波、紫外辐射、可见光、红外辐射、等离子体电信号以及机器视觉等，分析了每种信号的优缺点；目前实时检测的内容主要有焊接过程的稳定性、装配质量、离焦量、焊缝熔深和表面形貌、熔池与小孔的形态等。     

电弧焊接焊缝偏差方法研究

焊缝跟踪技术是自动电弧焊接的一个重要研究领域,实现精确的焊缝跟踪对于提高焊接质量具有非常重要的作用。而要实现精确的焊缝跟踪,焊缝偏差(即焊缝中心与电弧的偏差)检测技术是一个关键。通过图像处理技术,选取熔池图像处理区域(包括熔池前端与熔池前端部份焊缝),并将熔池图像质心作为分析焊缝偏差的特性参量,研究利用熔池特性参数来建立焊缝偏差测量视觉模型的方法。     

镁合金低脉冲激光-气体混合焊的熔池形貌演变和多级调控

利用基于COMSOL Multiphysics的脉冲激光-气体钨极电弧（GTA）混合焊接新型双热源模型,分析了焊缝沿线选定点的温度分布,研究了激光脉冲参数和电弧电流对熔池形貌的影响。工艺参数对熔池深度的影响由大到小为：激光激励电流>电弧电流>激光脉冲宽度>激光脉冲频率;工艺参数对熔池宽度的影响由大到小为：电弧电流>激光脉冲宽度或激光激励电流>激光脉冲频率。在此基础上,构建了激光诱导电弧焊接镁合金熔池形貌数据库体系,通过复合热源参数的分级调控,以实现对熔池形貌的精准控制。利用T形焊接熔池来验证熔池形貌的调控效果,结果表明控形的准确度高至95.1%。     

基于视觉传感的电子束深熔焊焊缝表面成形的预测

基于视觉传感的方法,获得了钛合金电子束焊熔池图像．采用二值形态学图像处理算法对熔池图像进行了处理,得到了熔池的边缘,并在此基础上利用自己开发的一套熔宽提取程序实现了熔宽的准确提取．找到了熔宽的波动性与焊缝表面成形之间的对应关系,当熔宽波动较大时,表面成形较差,而当熔宽波动较小时,表面成形较好．经过分析,提出用变异系数C...     

Vision based neurofuzzy logic control of weld pool geometry

Abstract

The geometry of the weld pool contains accurate, instantaneous information about welding quality. Thus, weld pool sensing and control plays a significant role in automated arc welding. Previous studies have focused on inferring penetration through models and controlling penetration by various methods, such as adaptive control, model based fuzzy logic, etc. In the present work, a weld pool imaging system employing a LaserStrobe (tradename) high shutter speed camera is used to obtain contrasting images and eliminate arcing interference. Two image processing tools based on edge detection and connectivity analysis extract online information about the weld pool length and width. A neurofuzzy control system elicited from both human experience and experimental results has been developed to control the welding current and welding speed in real time based on changes in weld pool dimensions. Closed loop control of welding speed is used to achieve desirable weld pool geometry.     

基于熔池视觉特征的铝合金双丝焊熔透识别

熔透是焊接质量的重要评价指标之一,铝合金对焊接工艺敏感性较高,容易出现熔透不均匀情况.试验利用近红外视觉传感方法获取了铝合金单面焊双面成形焊接过程中未熔透、熔透和过熔透三种情况下的清晰熔池图像,通过图像处理获得了准确的熔池轮廓,定义并提取了熔宽、半长、面积、周长和抛物线系数等能反映熔透状态的熔池特征参数,建立了基于BP神经网络的铝合金双丝焊熔透识别模型.结果表明,5-13-3结构的BP神经网络对熔透状态识别的正确率最高,达到89.05%.     

脉冲熔化极气体保护焊熔池图像的检测与处理

利用CCD摄像机和复合滤光技术建立了一套熔池图像实时采集系统。利用光谱分析,提出了适合于脉冲熔化极气体保护焊(P-GMAW)熔池成像的滤光光谱窗口,并对中心波长分别为665nm和1064nm滤光系统的成像质量进行了分析。分析了P-GMAW单个脉冲内的不同时刻的熔池图像,研究表明脉冲基值结束期间为最佳的取像时刻。使用中心波长为665nm的滤光系统,从熔池正后方取像,获取了清晰的熔池图像。针对所获取的典型的P-GMAW熔池图像,详细研究了其成像机理。开发了一套熔池图像处理程序,利用该程序提取了完整的熔池轮廓。     

Analysis of weld pool vibration characteristics in pulsed gas metal arc welding

Using highspeed camera image measuring and processing, the contour of the weld pool was extracted accurately in pulsed metal inert gas (P-MIG) welding. Based on this extraction method, time and frequency domain characteristics at different points along the contour of the weld pool were analyzed for one pulse one droplet and one pulse two droplets, respectively. The results show that, because of the wave super position that was created by the pulsed arc and droplet impacting the weld pool, the oscillation amplitude along the weld pool fluctuated and decreased with an increase in distance from the point to the arc center. The oscillation near the arc center was complex and intense for one pulse two droplets, and the amplitude were relatively small because the oscillation caused by the pulsed arc could be offset by the molten droplet impact. The weld pool oscillation that was caused by the pulsed arc was stronger than that caused by the droplet.     

Application of switch back welding to V groove MAG welding

The formation of stable back beads in a root pass weld during one side multi-layer welding is important to achieve high quality welded metal joints in MAG welding. The authors employed the switch back welding method for V groove joints without backing plates. In this switch back welding method, the torch moves forward and backward with an oscillation frequency of 2.5 Hz. In order to achieve this welding, personal computers control the conventional welding robot, the power source characteristic and the wire feeder unit. During the forward, the torch is weaving on the V groove gap without the weld pool. If the weaving width becomes wider than the proper width, the tip of the wire becomes high and a good back bead cannot be obtained. The weaving width is adjusted so as to get the proper width in the switch back welding. The suitability of the welding conditions for each root gap was verified by observation of the arc, the weld pool and the external appearance of back beads. A good back bead was obtained under V groove welding in 2–4 mm gap.     

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.     

基于实际熔敷形状的旋转电弧传感器数学模型

旋转电弧传感器数学模型是提高焊接质量、旋转电弧信号处理和焊缝偏差提取的理论基础, 焊接熔敷金属堆积形状是决定旋转电弧长度主要因素之一,影响其数学模型精确度. 采用双线结构光传感系统对焊接收弧阶段焊缝进行三维重建获得焊接熔池熔敷形状,运用单纯形法最优化电弧长度,在此基础上建立了旋转电弧传感器数学模型及仿真模型. 结果表明,该数学模型相对于假设的三角锥熔敷形状数学模型,消除了焊接过程工件变形引起的电流信号误差,减小了焊缝转角和焊缝偏差检测误差,提高了旋转电弧传感器数学模型精度.     

钨极氩弧焊熔池表面高度测量中变形条纹图的获取

提出一种基于条纹反射和傅立叶变换的测量GTAW熔池表面高度的新方法.利用激光器将光栅条纹投影在GTAW熔池表面,反射光轴上设置双透镜系统以转移熔池物面,利用空间滤波的方法阻挡弧光成分,在输出面放置白屏接收反射的熔池变形激光条纹,用CCD对屏上变形条纹实时成像.分析了焊枪位置、熔池的反射性能、弧光辐射等对变形条纹图获取的...