基于最小二乘支持向量机的激光拼焊焊缝识别

激光拼焊焊缝质量结构光视觉检测中,对焊缝的准确识别是实现高精度检测的关键. 针对检测图像中结构光光纹畸变特征不明显,无法准确识别焊缝的问题,依据焊缝纹理特征信息,提出了一种基于最小二乘支持向量机的焊缝识别方法. 首先,分析并提取焊缝区和非焊缝区差异明显的纹理特征. 其次,训练最小二乘支持向量机模型,对焊缝进行粗识别. 最后,采用Laws纹理滤波提取焊缝区域,并通过阈值分割方法精确识别焊缝. 针对不同工艺参数下的激光拼焊焊缝开展焊缝识别试验,结果表明,该方法能够有效地识别焊缝.     

基于磁光图像纹理特征的焊缝识别

研究一种基于磁光图像纹理特征的紧密对接焊缝(间隙小于0.1mm)的焊缝识别方法。与传统采用视觉传感器捕捉焊缝图像并利用焊缝灰度梯度特征进行焊缝边缘检测方法不同,通过磁光传感器采集焊接区域紧密对接焊缝图像,焊件在磁场激励器作用下形成反映焊缝位置特征的磁光图像,利用焊缝位置和母材的磁光成像纹理差异识别焊缝位置。对磁光图像的待焊区和母材区进行纹理分析,提取纹理特征,再利用纹理特征差别,将磁光图形划分为若干子区域,进行图像分割,确定焊缝区域。试验结果表明,该方法能够精确地识别微间隙紧密对接焊缝。     

大功率激光焊背面焊缝宽度神经网络预测

针对焊接过程中熔透及焊缝背面成形难以直接检测的问题,通过焊件正面和侧面的传感特征信息,对焊件背面的焊缝宽度进行预测. 用视觉传感器获取激光焊接过程中包含焊接特征信息的图像,对图像进行分割分层、模式识别和空域图像处理,准确提取焊接特征信息,发现焊接特征信息随着焊接路径的变化有着相应的变化趋势. 建立包含两个隐含层的贝叶斯神经网络,用提取到的9组特征信息作为输入,对焊件背面焊缝宽度进行预测. 通过10组焊件背面焊缝宽度的预测值与实际值的比较,验证了贝叶斯神经网络具有良好的预测能力,在焊缝不理想的状态下,也具有较好的预测能力.     

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。     

基于曲率尺度空间的激光拼焊焊缝边界点识别方法

针对激光拼焊焊缝结构光光纹图像畸变小、特征点不明显且易受噪声干扰的特点,提出了一种基于改进的曲率尺度空间的特征点识别方法.该方法首先采用较高尺度的高斯卷积模板,对光纹曲线进行卷积滤波并使用自适应K-余弦法计算轮廓上每一点的曲率并选取特征点;然后在小尺度高斯模板下跟踪定位大尺度模板下获得的特征点候选点,以获得小尺度模板下光纹曲线特征点的准确位置.在光纹曲线的离散曲率计算过程中,考虑了支持区域对曲率计算的影响,提出了一种自适应K-余弦法,与传统的离散曲率计算公式相比,自适应K-余弦法具有更好的抗干扰能力.     

基于纹理特征的焊缝识别方法

提出了一种基于纹理特征的焊缝自主识别视觉方法.不同于通常利用被焊工件的宏观结构特征的主动视觉和利用工件图像中明显的灰度梯度的被动视觉,该方法利用待焊区(焊缝位置)与母材区之间明显的纹理特征差异来实现;能够解决多层多道焊后几层、道次的焊接时通常视觉方法不易识别焊缝的问题.在该方法中,先对图像进行纹理分析.提取纹理特征,再利用待焊区和母材区的纹理特征差异,采用图像分割的方法,确定焊缝区域位置以及焊缝中心.结果表明,该方法能够适用于多层焊盖面焊焊缝识别.     

基于线结构光的铝合金对接焊缝特征提取方法研究

在对接焊缝的焊后质量检测中,由于环境干扰、材质反射程度及激光功率等因素的影响,造成焊缝表面信息的提取困难。针对上述问题,提出了一种基于线结构光的铝合金对接焊缝特征提取方法,设计了一种基于线结构光的视觉检测系统,实现焊缝表面激光条纹图像的快速采集。针对复杂环境下激光条纹图像的几何分布以及灰度特征,采用直线重投影、图像滤波、连通域分析等图像预处理操作,实现焊缝图像的ROI提取以及噪声滤波;采用加权灰度重心法提取激光条纹的中心线,并通过插值平滑算法得到连通性、拟合程度高的中心线;最后采用最大距离法得到对接焊缝特征点,并计算所需焊缝成形尺寸参数。试验结果表明,该方法能够有效提高图像检测效率及精度,满足工业检测标准。     

基于编码结构光的角焊缝视觉检测

针对目前角焊缝外形检测方法中存在的缺点,提出了一种基于编码结构光的角焊缝外形尺寸检测方法,采用安装在机器人手臂末端的投影结构光视觉传感机构对焊缝进行测量.投影仪在测量位置向焊缝投射一幅伪随机编码彩色条纹图像与一幅用于彩色补偿的空白图像,通过彩色补偿消除焊缝表面彩色纹理信息对结构光解码的干扰,将补偿后的变形条纹图像恢复出焊缝表面三维数据,并通过几何关系计算出角焊缝的焊缝宽度、焊脚长度等尺寸参数.结果表明,基于编码结构光的角焊缝视觉检测方法能够实现角焊缝外形尺寸的非接触式高速测量,并且测量稳定性好,测量可靠度高,在焊缝视觉检测领域将会成为一种十分有效的方法.     

基于k-means的焊缝识别方法

针对激光拼焊视觉检测中焊缝分割方法进行研究,提出了一种基于k-means焊缝提取方法,该方法通过纹理特征选取和描述,主元映射与特征点聚类,完成焊缝区域提取,避免了阈值选取不能应对光照变化的缺点.试验表明,该方法可以有效地进行焊缝区域的识别,取得了良好分割效果.     

大功率光纤激光焊焊缝跟踪偏差测量新方法

针对大功率光纤激光焊,分析一种基于近红外图像识别的焊缝跟踪偏差测量新方法.通过高速摄像机获取动态熔池近红外图像序列,分析熔池近红外图像的灰度分布特性,利用图像灰度梯度提取熔池温度分布参数.该参数能够体现激光束偏离焊缝时熔池表面温度的变化特性.以熔池温度分布参数作为特征测量值,利用最小二乘法建立焊缝路径与激光束偏离的近红...     

无坡口对接焊缝特征角点检测方法

针对无坡口平板对接焊缝,研究一种应用线结构光传感的角点检测原理实现焊缝特征检测与跟踪的方法.与基于线结构光形变特征检测焊缝位置的传统方法不同,根据激光条纹在焊缝处的灰度变化,运用图像形态学处理方法,提取焊缝中心特征.计算图像每列邻域内灰度值和,运用中心差分方法,提取焊缝图像感兴趣区域.再依据角点检测原理,确定焊缝中心亚像素级坐标位置,通过简单快速的系统标定,得到焊缝实际位置偏差.结果表明,对焊缝间隙为0.2 mm左右的对接焊缝进行跟踪试验,平均误差均保持在0.1 mm以内,满足焊缝跟踪精度要求.     

激光紧密对接焊磁光成像焊缝识别

准确检测焊缝中心位置是保证焊缝自动跟踪的前提。针对激光焊接碳钢紧密对接焊缝(间隙不大于0.1 mm),利用磁光传感系统获取焊缝磁光图像,分析焊缝磁光图像的灰度分布特征,对磁光图像进行中值滤波去噪,通过逐列扫描磁光图像灰度梯度极大值后拟合焊缝中心位置。焊缝位置检测试验结果表明,基于焊缝磁光图像灰度梯度特征的焊缝中心拟合法优于直接边缘检测算子;所提出的方法能够识别微间隙焊缝中心位置,为实时控制激光束跟踪紧密对接焊缝奠定了基础。     

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.     

高强度钢差厚板激光拼焊焊缝成形及组织分析

选取2.0 mm,1.5 mm厚的HSA340板材和0.7 mm厚的H340LAD Z板材,按强度相近厚度不同原则两两搭配进行激光拼焊.焊后选取具有代表性的焊缝横截面进行金相组织检验,并对焊缝接头各区域进行硬度测量,分析了激光焊缝接头各区域金相组织及其硬度的变化.结果表明,差厚板激光拼焊过程中,母材散热情况不同,会造成焊缝金相组织在各自靠近母材的局部区域有很大差异;激光拼焊板的热影响区宽度窄,与母材及焊缝间有明显的界线,生成的组织细密;焊缝及热影响区的硬度值均大于母材;合理调整激光光束的入射位置和入射角度,可以显著改善焊缝成形,提高拼焊板的接头质量.     

激光焊接镍合金薄板装夹具结构设计

对厚0.3mm镍合金薄板拼焊进行精确定位、对位和夹紧,针对合金薄板在激光拼焊接过程中易变形及发生错位的特点,设计了特殊的夹具,获得平整的焊缝外观。并且通过在夹具内部设置气槽,使得在焊接过程中对焊缝的背面及正面同时进行气体保护,获得美观的焊缝。     

基于图形与图像特征的铝合金焊缝成形检测

随着焊接自动化技术的快速发展与广泛应用,传统的焊接检测方法已很难满足自动化焊接生产线速度的要求,因此焊接检测的自动化成了亟待解决的问题。针对焊缝成形的自动检测问题,采用激光结构光3D视觉获取焊缝的3D图形特征,采用多角度照明直接视觉获取焊缝的2D图像特征,并根据两种图像特征的特点,采用先初步定位,后精确定位的策略来提取焊缝的成形参数,兼顾了检测的可靠性与精确度。针对常见类型的铝合金焊缝进行了视觉方法研究和图像处理算法设计,结果表明激光结构光3D视觉适合于进行凸起或下凹型焊缝边界的初步定位和焊缝余高的精确测量。研究了焊缝区和母材区的光反射特性,设计了多种2D图像视觉检测方法,结果表明脉冲焊的鱼鳞纹视觉特征适合于进行焊缝边界的初步定位,凸起或下凹型焊缝的视觉特征及母材阴极雾化区的视觉特征适合于进行焊缝边界的精确定位。     

搅拌摩擦焊对接拼缝间隙特征的在线检测方法

针对航天大型军工产品的搅拌摩擦焊接过程对对接拼缝焊接检测与控制的工程需求,提出了一种激光和视觉图像相结合的在线检测方法,以解决拼缝间隙0.2 mm的在线检测难题。该方法可实现焊前拼缝间隙量和错边量的精确、快速检测以及焊中实际焊缝位置跟踪。介绍了测量原理及检测方法,并详细阐述了拼缝间隙特征的自动提取技术,即面向搅拌摩擦焊焊缝特征影像的图像处理和数据处理方法,包括感兴趣区域提取、激光条纹轮廓提取、亚像素激光条纹中心提取、拼缝间隙特征提取等;结合五轴加工中心对测量系统进行试验验证,并与影像仪测量结果进行了对比。     

圆形扫描结构光传感器的标定和焊缝检测

设计了一种新型圆形扫描结构光传感器,可在待焊工件表面形成圆形激光轨迹.阐述了该传感系统的三维测量原理,并分别对摄像机和结构光进行了标定,获得摄像机的内外参数和结构光锥面在摄像机坐标系下的方程.分别采集了对接焊缝、角接焊缝、搭接焊缝、V形坡口焊缝的图像,经过一系列的图像处理过程获得具有明显焊缝特征的二值细化图像.根据焊缝特征可以识别焊缝,得到焊缝特征点的三维空间坐标.     

微间隙焊缝磁光图像磁荷理论建模检测分析

对于激光焊接要求的微间隙焊缝(≤0.1 mm),可采用磁光传感器进行检测跟踪。利用磁荷理论建模,在外加直流磁场对焊件焊缝磁化的情况下,研究焊缝表面所产生漏磁场分布特征,并利用磁光传感器把焊缝近表面磁场分布特征转换为对应的磁光图像。 通过对焊缝近表面磁场分布特征和其对应磁光图像焊缝过渡带特征进行了对比分析研究,确定焊件微间隙焊缝磁光图像焊缝过渡带中心,对应实际焊件焊缝中心。研究结果表明,该模型能有效地解释焊缝磁光图焊缝信息,为采用焊缝磁光图进行焊缝跟踪识别提供了合理的理论依据。     

管屏拼焊焊缝表面缺陷的激光视觉检测方法

针对管屏多道焊缝表面缺陷存在焊缝定位困难、计算量过大的问题,文中提出一种管屏拼焊焊缝表面缺陷激光视觉检测方法,建立基于激光视觉的管屏焊缝检测系统,并基于激光视觉相机拍摄管屏图像。分析管屏特征并结合形态学操作定位焊缝,使用高维多项式拟合解决焊缝缺陷快速检测问题,实现了对管屏拼焊表面缺陷的快速检测。结果表明,该检测方案能识别的最小缺陷为1 mm2,检测速度为0.438 m/s,提升了管屏焊缝表面缺陷的检测效率,解决了曲面焊缝定位难、数据量大的难题,实现快速对大量焊缝轮廓进行检测,并符合应用要求。 创新点： (1)提出了一种管屏拼焊焊缝表面缺陷激光视觉检测方案,提升管屏焊缝表面缺陷检测效率。 (2)提出了基于高阶曲面的焊缝缺陷检测方法,实现快速对大量焊缝轮廓进行检测。 (3)管屏拼焊焊缝表面缺陷激光视觉检测方法经过数据集验证,效率和精度均满足应用要求。