微间隙焊缝磁光成像检测方法

针对激光焊接紧密对接微间隙(0~0.1 mm)焊缝,研究一种基于法拉第磁光效应成像的焊缝检测新方法.以碳钢平板对接激光焊为试验对象,采用磁场激励器使焊件感应磁性并在焊缝处改变磁场分布,磁光传感器置于待测焊缝上方,不同磁场强度将导致磁光传感器偏振光不同角度的旋转,形成反映焊缝位置特征的磁光图像.对焊缝磁光图像进行滤波去噪、灰度转换以及形态学等处理,快速准确地提取出焊缝中心位置.结果表明,磁光图像能够有效反映微间隙焊缝位置,可以获得较高的测量精度,为解决微间隙焊缝检测和跟踪问题提供了一条有效途径.     

磁光成像焊缝跟踪卡尔曼滤波算法

在激光对接焊过程中,精确控制激光束使其始终对正并跟踪焊缝是保证激光焊接的前提,为此首先须精确检测焊缝位置。针对小于0.05 mm的微间隙对接焊缝,通过对焊件施加感应磁场,利用法拉第磁旋光原理构成磁光传感器并获取焊缝磁光图像。通过图像处理提取焊缝中心位置并构成状态向量,建立基于焊缝中心位置的系统状态方程和测量方程。采用卡尔曼滤波算法对焊缝中心位置进行最优估计,得到焊缝中心位置最优预测值,消除过程噪声与测量的干扰影响。试验结果表明,卡尔曼滤波方法能够有效减少噪声干扰并提高焊缝跟踪精度。     

基于磁光成像的微间隙焊缝信息提取

焊缝跟踪的精确性是保证良好焊接质量的关键因素,为精确检测焊缝位置,研究一种基于磁光成像(MOI)技术的焊缝识别新方法。在激光平板对接焊实验中,通过对焊件施加感应磁场,由磁光传感器将焊缝处感应磁场分布的变化转换成相应的光强变化,实现对焊缝的实时成像。对获取的焊缝磁光图像进行灰度变换、中值滤波和二值化处理,与传统边缘检测方法不同,引进一种抗噪性更好的形态边缘检测算子进行边缘检测,继而提取出焊缝中心坐标。结果表明,该方法可获得较高的测量精度,能有效检测出焊缝中心位置。     

微间隙焊缝磁光成像小波多尺度融合检测

针对微间隙(小于0.1 mm)对接焊缝,通过对焊件施加感应磁场,并利用法拉第旋光原理构成的磁光传感器,获取焊缝磁光图像.为了获取焊缝的准确位置,研究一种焊缝磁光图像的小波多尺度信息融合边缘检测方法.对焊缝磁光图像进行3层小波分解,获得包含焊缝边缘信息的小波高频图像.根据各尺度高频信息包含的细节丰富度,融合各尺度高频图像,然后用小波模局部极大值对融合图像进行边缘检测,得到抗噪性和连续性好、定位精度高的焊缝边缘,最后进行焊缝跟踪试验.结果表明,磁光图像小波多尺度信息融合是一种有效的焊缝边缘提取方法,适用于磁光成像传感的微间隙焊缝跟踪图像处理过程.     

磁光成像自适应卡尔曼滤波焊缝跟踪算法

焊缝跟踪是保证焊接质量的前提.针对0~0.05 mm的微间隙焊缝,研究一种色噪声环境下应用卡尔曼滤波实现焊缝跟踪的方法.通过对焊件施加磁场,利用法拉第磁旋光原理构成磁光传感器并获取焊缝磁光图像,提取焊缝中心位置构成状态向量,建立基于焊缝中心位置的系统状态方程与测量方程.针对系统过程噪声为色噪声,使用Sage自适应卡尔曼滤波,采用新息序列估计过程噪声协方差矩阵,准确预测焊缝中心位置.结果表明,根据自适应卡尔曼滤波方法能够有效提高焊缝跟踪精度.     

微间隙焊缝磁光检测神经网络修正

针对激光焊接微间隙焊缝（间隙小于0.1 mm）,研究提高磁光传感检测焊缝精度的BP神经网络修正方法.以碳钢平板对接激光焊为试验对象,利用磁光传感器检测焊缝区域磁场分布并成像.通过分析焊缝处磁场成像并应用BP神经网络修正磁光传感器得到焊缝中心数据,有效避免焊缝磁光图像低对比度和强噪声干扰问题.经过在不同焊接速度试验下的测试,四组神经网络试验的焊缝位置误差的绝对平均值都在0.015 mm左右,BP神经网络测量误差比磁光成像直接测量平均减少约28%.BP神经网络修正磁光成像测量技术可有效识别微间隙焊缝,为解决激光焊接微间隙焊缝过程自动识别和跟踪焊缝的难题提供了一种新方法.     

微间隙焊缝磁光成像传感自适应识别方法

对于微间隙(小于0.1mm)对接焊缝,针对焊接过程中磁光传感器提离高度不断变化的状态,设计焊缝位置检测试验系统。通过对焊件施加感应磁场,并利用法拉第旋光原理构成的磁光传感器获取焊缝磁光图像序列。为了识别焊缝的准确位置,研究一种改进的多阈值最大类间方差算法。根据传统最大类间方差法的基本思想进行多阈值推广,并使用松弛余量的方法优化算法的搜索过程。根据焊缝磁光图像的特征,运用算法自适应确定图像的两个分割阈值,获得焊缝的准确位置。焊缝位置识别试验结果表明,改进的多阈值最大类间方差识别算法是一种有效的焊缝位置自适应识别方法,适用于基于磁光成像检测的焊缝路径实时跟踪。     

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.     

微间隙焊缝磁光成像分形维数识别方法

针对紧密对接、无坡口、肉眼难以分辨的微间隙焊缝,采用磁光成像方法获取焊缝位置信息,并运用分形维数方法解决焊缝磁光图像存在较多干扰的问题.根据图像大视野相关信息处理图像,避免受到图像微小细节干扰对焊缝位置识别精度的影响,较传统图像处理法具有显著的抗干扰性.对焊缝磁光图像进行滤波去噪,将图像细分成块并计算出每个图像块的分形维数,再选取合适阈值对图像进行分割,准确地提取出焊缝中心位置.试验结果表明,运用分形维数提取磁光图像焊缝边缘区域特征,能够获取较准确的焊缝位置信息,为焊缝跟踪控制提供重要基础.     

焊缝磁光图像全变分模型恢复方法

针对紧密对接微间隙焊缝,研究磁光成像识别的焊缝图像恢复算法,建立基于能量泛函的全变分（Total Variation）图像恢复模型,解决磁光图像退化和清晰度不高的问题.根据偏微分方程论证全变分图像恢复模型解的存在性,将图像恢复过程转化为约束最优化问题,通过泛函变分给出模型的欧拉-拉格朗日方程,对数值近似解的离散形式进行磁光图像恢复.试验分析采用全变分图像恢复模型降噪的同时,保持焊缝图像良好的边缘和纹理特征.结果表明,经全变分模型图像恢复后可有效提高焊缝磁光图像质量,准确地测量焊缝位置.     

微间隙焊缝磁光图像Otsu骨架法识别

在紧密对接焊缝跟踪过程中,针对磁光传感的焊缝磁光图像,研究一种基于Otsu和骨架法的焊缝位置识别方法。通过自适应中值滤波对焊缝磁光图像进行降噪处理,利用改进的Otsu算法和数学形态学将焊缝磁光图像分割成母材部分和焊缝部分,最后根据最大圆盘骨架法提取焊缝中心。试验结果表明,该方法能准确提取肉眼难以分辨的微间隙焊缝中心。     

焊接裂纹磁光成像纹理特征提取

以高强钢焊接裂纹为检测对象,研究磁光成像识别方法,论述采用磁光成像技术检测微小焊接裂纹的基本原理。基于模糊集合论原理,采用改进的连续模糊增强算法提高区分度,解决高强钢表面裂纹磁光成像不均、裂纹和熔融区区分度低的不足。利用自适应快速边缘检测算法提取焊接裂纹图像的纹理特征。试验结果表明该方法可有效提取裂纹磁光图像边缘特征,提高焊接裂纹检测跟踪过程的准确性。     

焊接裂纹磁场模拟及磁光成像检测

研究交变磁场下的焊缝裂纹磁化规律,针对碳钢（Q235）焊缝裂纹,进行交变电磁场励磁下焊缝磁光成像无损检测的仿真和试验. 基于交变励磁下焊缝励磁规律的仿真模型,研究裂纹间隙分别为0.03,0.05,0.07和0.1 mm的焊缝表面磁通密度（磁感应强度）模曲线分布差异. 钢板对接间隙分别限定为0.03,0.05,0.07和0.1 mm后,通过激光焊接钢板两端来模拟仿真试验中的裂纹. 进行磁光成像无损检测试验,并将试验结果与仿真结果进行对比. 结果表明,在仿真试验与工艺试验中,焊接裂纹感应磁场的变化规律基本相同,磁感应强度不会因采样起始点不同出现较大的差异.