基于熔池图像尖端特征规律的焊接偏差测定方法

通过对管道全位置熔化极气体保护焊(gas metal arc welding,GMAW)熔池图像的研究分析,发现并验证了其根焊熔池图像尖端与焊缝坡口中心位置重合的现象,依据此规律性特征,提出了一种基于熔池图像尖端信息的焊接偏差测定方法.该方法的基本原理是,在对焊接过程熔池CCD图像进行中值滤波、小波变换、连通区域分割等图像处理后,以搜索算法测得的根焊熔池图像尖端位置信息作为焊缝坡口中心位置的坐标值,此值与焊丝中心坐标值之差即为焊接偏差量.试验证明,此方法能从根焊熔池图像中实时测定焊接偏差量,为实现机器人自动焊缝跟踪控制提供了可靠依据.     

GMAW管道打底焊视觉监控系统研究

针对熔化极气体保护焊(GMAW)打底焊特点,利用CCD相机和复合滤光技术组成的光学系统,实时获取焊接图像,采用熔池检测、焊丝提取和焊缝跟踪算法,实时处理焊接图像,获取精确的焊缝边缘位置和焊缝宽度完成焊接,统计焊丝中心位置,并计算该位置与焊缝中心位置偏差,控制微调电机,完成焊丝中心纠偏.开发了一套完整的视觉监控系统,实验结果表明,系统能很好地完成GMAW管道打底焊.     

■1422 mm×38.5 mm X80钢管全位置自动焊工艺

采用实心焊丝和气保护药芯焊丝分别全位置自动填充盖面焊■1 422 mm×38.5 mm X80钢管,通过焊接操作、焊缝成形、无损检测及对环焊接头的力学性能试验研究,确定了壁厚38.5 mm X80钢管的自动焊工艺。结果表明：未熔合是壁厚38.5 mm X80钢管自动焊的主要缺陷类型,通过控制坡口尺寸,并选择合适的焊接工艺参数能获取合格的环焊接头;采用实心焊丝或气保护药芯焊丝自动填充、盖面焊壁厚38.5 mm X80环焊接头均能够满足目前长输管道工程标准中的相关规范要求。     

金属粉芯焊丝＋RMD技术在管道全位置根焊中的研究及应用

金属粉芯焊丝是药芯焊丝和实芯焊丝的混合物,具有熔敷速度较高、易于调节合金成分、狭小的根焊方便、焊接飞溅量少、熔渣量少等特点;RMD技术是由软件控制的,对短路过渡作出精确控制的一种技术.针对国内长输管道全位置根焊施工焊接技术现状,选用金属粉芯焊丝+RMD技术,制定焊接工艺方案,进行焊接工艺试验,成功实现了管道全位置根部半自动焊接.试验结果表明,焊接过程熔池稳定,易在根部产生高质量熔深,焊逢两侧熔合良好,可形成高质量的焊缝.     

药芯焊丝水下焊接焊缝跟踪视觉传感系统的设计

为满足药芯焊丝水下焊接自动化的需要,研究了用于水下焊缝自动跟踪的视觉传感系统。该系统较好地解决了药芯焊丝水下焊接弧光对焊缝图像传感的干扰问题,能获取较清晰的焊缝图像。采用基于图像分割的边缘检测技术成功地提取了焊接电弧和待焊焊缝的边缘,使用该系统可获得电弧和待焊焊缝的偏差信息,为进上步实现药芯焊丝水下焊接焊缝的自动跟踪控制打下了基础。     

基于视觉的焊接缺陷熔池图像特征探讨

针对MAG焊电弧光谱特点,采用被动式视觉传感方法,利用CCD摄像机配合近红外复合滤光系统消除弧光干扰,获取MAG焊熔池图像.从MAG焊焊接缺陷产生的机理及熔池流态出发,采用同步对比试验,研究了熔池图像特征与焊接缺陷的映射关系,提取出表面气孔、焊塌、焊穿等焊接缺陷所对应的熔池图像特征.结果表明,一种焊接缺陷往往有多种视觉图像特征,通过熔池图像特征判断表面气孔、焊塌、焊穿等焊接缺陷具有良好可行性,为基于视觉的焊接缺陷自动在线预测提供了技术依据.     

基于视觉的不锈钢Nd：YAG激光焊焊接熔池和小孔的图像处理

在激光焊接过程中存在众多干扰因素,为保证焊接质量,需要对激光焊进行质量控制。实现焊接质量控制的关键是表征焊接质量信息的获取,而焊接熔池和小孔包含丰富的焊接质量信息。针对不锈钢Nd：YAG激光焊,构建了同轴视觉检测系统,获得了熔池和小孔图像。根据熔池和小孔图像的特点,设计了图像处理算法,并分别针对熔池和小孔确定了搜索起始点和搜索准则。     

铝合金液态填充焊的工艺特性分析

采用高速摄像和工艺试验相结合的方法分析了液态填充焊的影响因素,进行了焊接接头质量分析.结果表明,激光液态填充焊有两种填充模式:焊丝半熔态、焊丝全熔态.焊接电流较小时,焊丝为半熔态,液态填材顺焊丝流向熔池;焊接电流较大时,焊丝为全熔态,依靠间隙的毛细作用,能稳定的流入熔池中.随着焊接速度的提高匙孔距熔池边缘的距离变小.为了使液态填材稳定的过渡到熔池中,光丝间距应控制在-0.5~2.0 mm范围内.经过接头质量分析发现:与激光填丝焊相比,液态填充焊接焊缝中的气孔率明显降低.     

熔池图像质心算法的焊缝位置测量模型

建立了一种基于熔池图像质心的焊缝位置测量模型,通过视觉传感器获取焊接区熔池图像,选择熔池前端为处理区域,对该区域进行中值滤波与图像灰度变换,并计算该区域的熔池图像质心值及相对应的焊缝偏差.在不同的焊接条件下,获取多组熔池图像及对应的样本数据,应用最小二乘法建立熔池图像质心与焊缝偏差之间的关系,得到基于熔池图像质心的焊缝位置测量数学表达式.在此基础上,通过分析比较各数学表达式之间的关系,建立焊缝位置测量数学模型.计算机仿真及焊接工艺试验结果表明,该模型可有效地检测焊缝位置.     

直径1.4mm焊丝管道自动外焊焊接工艺

国内外大口径长输管道自动焊焊接施工中普遍使用0.9 mm焊丝内焊,1.0 mm焊丝热焊及填充、盖面焊,焊接效率偏低。针对性地进行大直径焊丝管道全自动焊焊接技术研究,实现了管道全自动高效焊接。介绍内焊机根焊+直径1.4mm气体保护焊丝管道自动外焊的成熟工艺。     

混合气体保护焊的视觉监测分析

通过视觉技术获取焊接熔池的特征信息,可对焊接质量进行有效的实时监测。研究了焊接机器人系统混合气体保护焊焊接过程的特点,利用工业摄像头获取了清晰的熔池监测图像,并对不同焊接参数下平板焊接过程进行了实际监测试验。分析表明,视觉监测图像能够明显反映焊接外部质量的变化,对于内部质量如熔透深度的表征需要进一步的定量分析处理。     

变极性脉冲MIG焊接工艺

直流且焊丝为正极性的脉冲MIG焊，电孤稳定，焊缝熔深大，焊接薄板时，为了防止烧穿及熔池下塌。容易产生咬边等焊接缺陷。直流且焊丝为负极性的MIG焊，电弧沿焊丝上爬，电弧不稳定，熔滴不易过渡，焊接熔池浅，容易出现融合不良、凸焊道等焊接缺陷。变极性脉冲MIG焊，焊丝为正极性时控制焊丝熔化及熔滴过渡，焊丝为负极性时电弧沿焊丝上爬促进焊丝熔化及减小电弧对熔池的加热作用，减小焊缝熔深形成浅熔深的特性，焊接薄板具有独特优势，是MIG焊的最新研究进展。     

焊接熔池形状和温度场的特点及其在直缝埋弧焊中的应用

依据有关焊接熔池形状和温度场的理论研究成果,确定了双丝直缝埋弧焊中焊丝的空间布置,其特点是两丝中心间距12~15mm,干伸长为25~30mm,两丝有一定的倾角。实践证明,焊接过程中保持合理的焊丝空间布置能获得优良的焊缝质量。     

焊剂带约束电弧超窄间隙横焊焊缝成形

焊剂带约束电弧超窄间隙焊接新方法,其电弧可同时加热坡口根部两侧壁,实现4.5 mm宽直坡口的单道多层焊接。改变工艺参数,进行超窄间隙焊横向对接的系列焊接试验。实现壁厚为60 mm的多层单道超窄间隙对接接头。结果表明,焊接电压影响焊缝上侧壁熔深,焊接电流和焊接速度决定焊丝的熔化量,二者合理匹配可使熔池的下塌量降至最小。超窄间隙焊接熔池小,固液接触面相对较大,其表面张力容易平衡熔池的重力,可以防止横向焊接的熔池下塌缺陷。     

铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊特性分析

选用多股绞合焊丝替代传统焊丝,将激光热源与多股绞合焊丝MIG焊热源相匹配.借助高速摄像系统,提取焊接过程中熔池和匙孔特征量,开展5A06铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊工艺特性研究,探讨了不同工艺参数下焊缝成形与熔池行为相关性及焊接气孔规律性研究.结果表明,主要焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律与常规焊丝激光-电弧复...     

交流脉冲MIG焊接铝合金薄板的工艺特性

交流脉冲MIG焊其焊缝熔深及焊丝熔化速度不仅与焊接电流有关，而且与负极性比率有关。当负极性比率等于零即直流且焊丝为正极性的MIG焊时，其焊缝熔深最大，焊丝熔化系数最小，熔敷速度最小；随着负极性比率增加，焊缝熔深减小，同时焊丝熔化系数增加，熔敷速度增加。交流脉冲MIG焊接铝合金薄板时，通过调整焊接电流及负极性比率，形成浅焊缝熔深的同时，形成较高的熔敷速度，从而可以提高焊接速度，避免出现烧穿及熔池下塌现象，保证焊接质量。     

铝合金MIG焊熔池图像的形态学处理方法

建立了用于铝合金脉冲MIG焊熔池图像检测的CCD视觉系统,通过窄带滤光系统和选取合适的焊接规范,获取了铝合金脉冲MIG焊熔池的清晰图像。分析了铝合金焊接熔池图像的特征。针对目前已有熔池图像处理算法的缺点,利用形态学方法去除了图像信号中的噪声、阴极雾化区等影响熔池特征提取的部分,获得了满意的熔池边缘图像,为进一步实现铝合金MIG焊接过程控制创造了条件。     

基于参数自调整模糊PID算法的弧焊过程熔透控制研究

采用对CCD获取的熔池图像进行图像处理并提取熔池信息,结合模糊逻辑和PID闭环控制算法,设计了一套弧焊熔透控制系统.通过在特殊形状的2mm厚的Q235钢试件上对TIG焊过程进行熔透控制工艺试验,表明上述质量控制系统可以很好的克服焊接过程中的外界干扰,具有较好的稳定性、控制自适应性和较高的控制精度,从而实现TIG焊质量控制的目标.     

基于遗传算法的焊接熔池检测

对焊接熔池图像的视觉检测新方法进行了深入地研究。以TIG焊为研究对象,首先搭建了焊接试验平台,实时获取焊接熔池图像。同时选取了中心波长为650 nm的窄带滤光片与7#减光片组成复合滤光系统,对焊接过程中产生的弧光进行过滤。在此基础上,研究了基于遗传算法的熔池图像阈值分割方法,给出了图像算法的处理流程。与传统的Otsu方法相比,GA处理法能提取到更为丰富的熔池及焊缝信息。为进一步去除弧光对熔池图像所产生的干扰,还对GA阈值分割后的图像进行了腐蚀、Sobel边缘检测处理,较好地提取了熔池边缘,为后期的焊接过程控制提供更丰富的信息。     

铝合金DC CMT与P-MIG混合过渡焊特征分析

焊丝的熔化速率及焊缝的熔深不仅与热输入有关,而且与焊接的过渡形式及熔滴温度相关。在相同的热输入情况下,直流CMT(DC CMT)与脉冲MIG(P-MIG)以一定的比例组合实现混合过渡焊,使焊丝的熔化量、焊缝的熔深、熔宽发生变化。结果表明,DC CMT焊时焊丝的比熔化量最大,P-MIG焊时焊丝的比熔化量最小;DC CMT焊的熔深最大。焊接铝合金时,通过调整DC CMT与PMIG的比例,可以避免出现焊接熔合不良、烧穿及熔池下塌现象。