焊接理论——一般问题

针对具有直线段特征的焊接接头,提出了一种基于模型的识别方法。通过对图像列方向上的光条纹灰度分布质心点序列的计算并利用分段直线段最小二乘拟合提取了结构光条纹中心线的形状特征,进一步利用预先定义的基元符号实现了接头轮廓的定性形状描述,     

结构光视觉焊接接头鲁棒识别

针对具有直线段特征的焊接接头,提出了一种基于模型的识别方法.通过对图像列方向上的光条纹灰度分布质心点序列的计算并利用分段直线段最小二乘拟合提取了结构光条纹中心线的形状特征,进一步利用预先定义的基元符号实现了接头轮廓的定性形状描述,最后实现了基于"假设一检验"的模型匹配方法.在进行匹配时,利用模型的先验信息并结合基元特征融合与特征关系重建规则恢复因飞溅、二次反光以及定位焊点等因素而未被提取到的接头轮廓信息,保证了接头识别的正确性.结果表明,即使在图像中有多种干扰的情况下,通过结合高层模型信息与底层图像处理结果仍可以保证结构光视觉焊接接头识别的鲁棒性.     

一种基于结构光视觉的焊缝跟踪特征提取方法

对基于结构光视觉的焊缝跟踪特征提取方法进行了研究.首先通过逐列分割结构光条纹灰度菠峰并计算其重心位置实现对结构光条纹中心线的提取,其中采用自适应阈值分割和波峰特征距离计算相结合的方法以保证提取的可靠性;其次利用逐点递增式的分段直线段最小二乘拟合提取了接头轮廓的形状特征,进一步利用预先定义的基元符号实现了接头轮廓的形状描述;最后在此基础上实现了对焊缝接头的识别和跟踪点的提取.分别进行了对接、搭接以及角接焊缝实验,验证了本方法的有效性.     

基于焊缝兴趣点的多尺度形状描述符模板匹配算法

针对厢体焊接涉及多种类型焊缝,提出了一种焊缝类型识别方法. 采用激光条纹提取算法获取焊缝骨架,对焊缝骨架进行直线拟合,求取焊缝骨架特征点作为兴趣点,利用多尺度形状描述符对兴趣点进行特征描述,获取焊缝类型的形状信息. 选取多种类型焊缝模板,通过模板匹配算法进行焊缝类型识别. 结果表明,焊缝类型分类正确率可达95%以上,这种焊缝类型识别方法是可行的.     

基于接头形状分析的电子束焊接头性能研究

为了获取性能优良的电子束焊构件,在航空领域中更好地发挥电子束焊技术的作用,文中分析了不同工艺条件下接头的形状特征,进行了接头组织及拉伸力学性能的研究。试验结果表明,调控电子束焊工艺可获得钉形、钟罩形及漏斗形等形状接头,但无法改变焊缝金属的组织形态;由于呈现近似的"熔合线平行"特征,钟罩形接头的拉伸性能比其他形状接头更理想。研究表明,电子束焊接头形状特征可作为表征高能束焊接工艺与力学性能相关性的重要因素。     

基于斜率分析法的焊缝条纹直线特征提取分析

提出了一种基于直线拟合的斜率分析法,用于提取线结构光焊缝条纹特征直线. 该方法将光条上的所有n个像素点按坐标大小顺序排列,从起始点开始顺次推移,每连续n0个光点进行直线拟合,共记录n-n0个斜率值,通过斜率变化特征计算光点在各条纹直线上的分布数量,以完成点集划分,根据划分后的各点集拟合直线作为求得的焊缝特征直线,最后讨论了参量n0对拟合直线的影响. 结果表明,该方法能够有效地检测角接、搭接及V形等各类焊缝特征直线,满足焊缝检测的试验现场要求.     

焊缝形状对性能影响的层次分析法综合评价

通过选用适当的电子束焊接工艺,可得到四种不同形状的电子束焊缝,分别为钟罩形、漏斗形、楔形和钉形.对不同焊缝形状的电子束焊接接头进行了力学性能试验,并利用所建立的层次分析数学模型,综合评价了焊缝形状对力学性能的影响.结果表明,焊缝形状对接头的拉伸性能、疲劳性能和显微硬度有一定的影响.四种焊缝形状接头的综合性能层次分析法总...     

含中心裂纹低匹配对接接头形状参数对形状因子的影响

基于有限单元法针对含中心裂纹的低匹配对接接头形状设计,以最大限度提高接头的抗断能力为目标,从断裂力学角度出发,考察了含中心裂纹的低匹配对接接头的焊缝余高高度、盖面焊道宽度、焊趾过渡圆弧半径等形状参数对其形状因子的影响.结果表明,焊缝余高高度对含中心裂纹的低匹配对接接头形状因子影响最为显著,盖面焊道宽度的影响次之,焊趾过渡圆弧半径的影响最小.选择合适的形状参数可以提高含中心裂纹低匹配对接接头的抗断能力.     

焊缝含Ⅰ型单边裂纹低匹配平余高对接接头形状参数对形状因子的影响

基于有限单元法针对焊缝含Ⅰ型单边裂纹的低匹配平余高对接接头形状设计,以最大限度提高接头的承载能力以及更准确地对其进行安全评定为目标,从断裂力学角度出发,考察了焊缝含Ⅰ型单边裂纹的低匹配平余高对接接头各形状参数,即焊缝余高高度、余高宽度和焊趾圆弧过渡半径,对其形状因子的影响.结果表明,焊缝余高高度对焊缝含Ⅰ型单边裂纹的低匹配平余高对接接头形状因子影响最为显著,余高宽度和焊趾圆弧过渡半径的影响较小.采用传统的不考虑余高高度时的形状因子指导焊缝含Ⅰ型单边裂纹低匹配平余高对接接头的形状设计是不合理的.选择合适的形状参数可以提高焊缝含Ⅰ型单边裂纹低匹配平余高对接接头的承载能力.     

一种焊缝结构光图像处理与特征提取方法

提出了一种焊缝结构光图像处理与特征提取方法,有效克服了焊缝结构光图像中的反光等干扰,准确提取图像中焊缝位置特征.对于激光条纹中心线的提取,采用基于图像列方向像素灰度分布的曲线峰值提取方法,并利用激光条纹位置在时间和图像空间上的连续性和相关性,进行判断提取.对于焊缝图像特征的提取,根据沟槽类焊缝图像形状特点,选择焊缝沟槽图形中心作为图像特征.焊缝图像处理与焊缝跟踪试验结果证明了该方法的有效性和可靠性.     

随机后热处理对TiNi记忆合金精密脉冲电阻对焊接头性能的影响

采用拉伸测试、SEM、TEM和定点成分能谱分析等手段研究了随机后热处理对TiNi形状记忆合金精密脉冲电阻对焊焊接接头力学性能、形状恢复率的影响,并对影响接头力学性能和形状恢复率的接头组织和形貌进行了研究,得出了获得具有较高形状恢复率接头的焊接参数,从微观角度揭示了随机后热处理提高接头形状恢复率的内在原因,为TiNi形状记忆合金的开发和应用提供了基础,具有重大的理论和实际应用价值。     

一类窄焊缝的结构光图像特征提取方法

提出一种新颖的窄焊缝的特征提取与图像处理方法,有效地克服了环境的各种干扰,可靠地提取出了焊缝的特征点.首先设计了一套基于线结构光的显微视觉系统,可靠地检测出了结构光焊缝图像;接着提出一种基于阈值变换的行像素点统计算法和自适应形态学收缩算法可靠地分割出结构光条纹图像;然后采用过度参数直线拟合和B样条曲线拟合算法准确地得到了结构光条纹的中心线.最后,提出一种基于距离搜索的算法,得到了焊缝的特征点.结果表明,窄焊缝结构光图像特征提取方法可行.     

结构光视觉鲁棒焊接接头跟踪

针对焊接时严重的干扰降低了接头特征提取效率的问题,提出了一种预测-匹配-估计的闭环递推机制来完成起弧下的接头特征跟踪检测.通过对焊接接头位置与形状的预测给出了结构光轮廓信号在图像中所在的区域,进一步通过基于模型的轮廓匹配方法识别出焊缝接头,最后利用基于可信度的滤波方法估计出合理的焊接轨迹,结果表明,该方法不仅明显地提升了焊缝接头轮廓识别的成功率和实时性,即使在面对接头特征识别结果出现粗值或者提取失败的不利情况下,依旧能够保证焊缝跟踪的可靠性.     

弧焊机器人视觉检测平台设计与应用

为实现对V型坡口焊缝的精确检测,提出了一种基于结构光视觉传感器的弧焊机器人检测系统方法。该方法实时采集线结构光焊缝图像,采用中值滤波和最大类间方差法对图像进行去噪和阈值分割后,运用细化及斜率分析法提取结构光条纹中心直线,最后结合机器人手眼及光平面标定参数获取焊缝检测特征直线方程和特征点坐标。通过V型坡口焊缝检测实验,验证了该系统的特征点坐标检测相对误差在0.5%以内,具有较好的检测精度,满足工业实际现场的要求。     

TiNi合金激光焊接接头形状恢复温度的研究

利用热模拟试样模拟TiNi合金激光焊接接头焊缝热影响区,对焊接接头、焊缝金属、模拟热影响区和母材的相变温度进行差热分析,研究了焊接接头与其它三者逆相变温度的关系,并利用OM,SEM和XRD对母材、热影响区和焊缝金属的组织、析出相的分布以及晶体结构进行了研究.结果表明,TiNi合金激光焊接接头的形状恢复率与母材无明显差别,但形状恢复温度区间与母材差异较大,其形状恢复开始温度比母材低40℃;焊缝金属和热影响区逆相变开始温度(As)和结束温度(Af)均不同于母材,主要原因是焊缝金属经历了熔化-凝固过程,失去了母材中原有的晶体择优取向,且析出相尺寸小、分布不均;而热影响区As和Af降低,可能是细小析出相重新固溶于基体所致.整个接头的逆相变温度区间与焊缝金属近似,调控焊缝金属的相变温度是控制TiNi合金激光焊接接头形状记忆功能的关键.     

不等厚激光拼焊板焊缝质量检测图像处理方法

针对激光拼焊过程中的各种噪声干扰,使得焊缝图像复杂多变,本文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,首先通过加窗处理来获得兴趣区域,采用中值滤波去除图像噪声。针对母材区域和焊缝区域对结构光反射率不同,提出了使用局部阈值来分割目标图像的方法,并使用形态学开运算进一步去除噪声干扰;在结构光条纹中心线提取过程中,使用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;提出了基于焊缝灰度图像的灰度突变和拟合直线法来检测特征点的方法。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。     

基于消隐点的线结构光传感器光平面标定方法北大核心

光平面高精度标定是实现线结构光传感器精密测量的关键,提出一种基于消隐点的光平面标定方法。首先控制平面靶标或者传感器作一组平移运动,得到光平面中一组平行的激光条纹图像;然后通过提取光条与标定板网格线交点,构造出光平面中第二组平行直线,计算两组平行直线的消隐点并利用向量叉积标定光平面的法向;最后计算光平面上两特征点之间的实际距离,并根据这一约束条件,标定得到光平面方程的其余参数。通过与多种标定方法进行对比实验,结果表明本方法具有更高的标定精度,结合工业机器人对厚度为7 mm的标准量块进行测量,平均测量误差为0.013 mm。与基于两组平移运动的标定方法相比,本方法进一步减少了人工参与,提高了标定效率。     

异径接头热成形坯料形状数值模拟与实验研究

采用有限元成形分析软件DEFORM＿ 3D,对异径接头热成形在坯料形状选择上的数值模拟研究,并对模拟结果进行实验.总结出异径接头热成形坯料的最佳形状为锥形管.研究结果对异径接头的设计与制造有一定的指导作用.     

电极形状对AZ31镁合金点焊接头质量的影响

采用球面电极-平面电极和锥电极-锥电极焊接1 mm的AZ31镁合金,研究了不同电极形状焊接条件下,焊接电流、焊接时间对点焊接头的抗剪切力和焊点结晶形态的影响规律,分别确定了球面电极-平面电极和锥电极-锥电极焊接AZ31镁合金的最佳工艺规范.研究了电极形状对AZ31镁合金焊点中裂纹等缺陷的影响,对比分析了最佳工艺条件下,两种电极形状点焊接头的质量.结果表明,电极形状对镁合金焊点的抗剪切力及熔核结晶形态有显著影响,采用锥电极-锥电极可明显减少焊接缺陷的产生,获得更均匀的等轴晶熔核,有效地提高AZ31镁合金的焊点强度.     

基于断裂参量K因子的焊接接头等承载设计系统

以高效准确的获得含不同缺陷接头满足等承载时的形状参数为目标,结合断裂力学理论及专家系统思想,开发了基于断裂参量K因子的焊接接头等承载设计系统.结果表明,该系统不但可以高效准确的给出焊缝和母材都含缺陷以及焊缝含缺陷母材无缺陷的接头满足等承载时的形状参数,显著提高了等承载接头的设计效率及准确性,推广了等承载接头设计思想.而且能够计算含缺陷接头承受静载时的应力强度因子、J积分、裂纹尖端张开位移、临界载荷和临界裂纹尺寸以及含缺陷接头承受疲劳载荷时的许用载荷幅值和裂纹扩展速率等相关参量,为准确指导含缺陷接头形状设计及安全性评估提供了基础.