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。     

基于线激光扫描的焊缝表面缺陷检测系统

通过分析工业焊缝表面缺陷的特点,采用线激光扫描工业焊缝表面,得到其轮廓线,并利用单轮廓拟合和多轮廓组合的方法来判识焊缝表面缺陷。基于该判识方法,用Labview软件开发了一套可在线检测工业焊缝表面缺陷的软硬件系统。该系统能精确地检测咬边、未熔合、气孔、焊瘤、角变形等缺陷的位置与尺寸,焊缝横向和垂直方向精确度可达微米级别,纵向可达0.01 mm。系统解决了目前依靠人工检测焊缝表面缺陷存在的问题,具有高效,精确,客观的特点。     

焊缝表面缺陷激光扫描三维重构测量

为检测工件焊缝表面缺陷,采用点激光位移传感测距法和数据拟合技术进行焊缝表面缺陷检测试验研究. 首先采集缺陷表面轮廓数据点,利用高斯滤波对原始数据降噪处理. 再对处理后的数据点进行Delaunay三角剖分,使散乱点连接并结合其空间坐标重构出缺陷的三维模型. 结果表明,基于点激光位移传感测距技术及焊缝表面缺陷三维重构方法可以准确判断焊缝成形情况.     

影响TMEIC激光焊机焊缝质量的关键设备精度控制

针对某酸轧机组TMEIC激光焊机焊缝断带率高、焊缝质量稳定性差的问题,结合焊缝断口形貌和轧后焊缝表面裂纹缺陷形貌的分析,得到问题产生的原因是设备精度不足产生焊缝成形缺陷而导致。为此,对焊机关键设备（夹钳、双边剪、支撑轮）精度进行了测量和调整,总结出其精度的控制措施,并制定了完善的维护测量标准。采用控制措施后,连续数月实现了焊缝零断带,保证了机组的稳定运行。     

焊缝表面缺陷激光视觉传感HOG-SVM的检测方法

为了实现对焊缝表面缺陷的自动检测与分类,研究一种有效识别焊缝表面缺陷的激光视觉检测方法.通过激光视觉传感器采集焊缝图像并进行预处理,包括图像分割,灰度化,平滑去噪以及焊缝轮廓提取.采用方向梯度直方图(Histogram of Oriented Gradient, HOG)提取焊缝激光条纹轮廓图像的特征向量.其次,基于5折-交叉验证网格搜索方法进行模型参数寻优,最终建立了支持向量机(Support Vector Machine, SVM)智能模型识别与分类焊缝表面缺陷.通过调整焊缝轮廓提取算法、HOG特征维度得到不同特征数据并进行对比、分析焊缝缺陷的识别效果.在相同试验条件下,发现支持向量机比随机森林分类器、K最近邻分类器以及朴素贝叶斯分类器的识别率更高,达到97.86%.基于HOG-SVM的焊缝表面缺陷智能识别方法可有效提高焊缝缺陷(气孔、凹陷、咬边)及无缺陷的分类精度.     

铝合金列车车身焊缝表面激光清洗-质量检测一体化方法

视觉检测是实现焊缝表面质量检测的有效手段。然而,铝合金轨道列车车身电弧焊接产生的黑灰使视觉传感器采集到的数据存在大量缺失,影响了焊缝表面质量检测的精度。为此,该文提出一种铝合金车身焊缝表面激光清洗-质量检测一体化方法,设计了“清洗-焊接-检测”一体化装置。首先采用激光清洗技术去除电弧焊接产生的黑灰,降低了数据缺失率;随后基于线结构光传感器采集焊缝表面轮廓信息,采用三次样条插值和随机抽样一致性算法建立焊缝表面动态理想轮廓模型;通过特征点提取、比较动态理想轮廓与实际轮廓差异实现了焊缝特征尺寸的测量与表面缺陷检测。结果表明,激光清洗后采集数据的缺失率相比清洗前降低了93.43%;提出的激光清洗-质量检测一体化方法实现了焊缝特征尺寸测量与表面缺陷检测。焊缝特征尺寸检测精度达0.1 mm,气孔、焊瘤、未熔合缺陷的长度检测精度达0.2 mm。     

机器人弧焊过程焊缝质量信息的在线判读

通过检测机器人焊接过程的位王、能量及缺陷的信息,并进行信息特征的提取与融合,实现焊缝质量的在线分析和判读.对焊接生产的"零次品”、"零缺陷”质量控制具有重要意义.     

钛合金激光穿透焊的焊缝成形（I）

在对钛合金激光穿透焊焊缝成形特征分析的基础上研究了激光焊主要工艺参数对焊缝成形的影响，同时对比研究了CO2激光和YAG激光穿透焊时焊缝成形的差异。研究结果表明，在穿透焊条件下，CO2激光和YAG激光焊接钛合金焊缝都具有钉形和近X形两种典型的截面形貌。焊缝成形与焊接热输入及激光功率密度有密切联系。随焊接热输入和激光功率密度的增大，焊缝截面由钉形向近X形转变。在采用同样工艺规范获得近X形焊缝成形时，YAG激光焊缝的对称度显著高于CO2激光焊缝。通过调整激光功率、焊接速度和离焦量等激光焊工艺参数，可以对焊缝成形进行有效控制，提高焊接接头质量。     

基于改正二维主成分分析的焊缝表面缺陷检测

机器人焊接因零件形状不规则和焊接工艺复杂不可避免带来各种焊缝缺陷. 针对二维主成分分析应用于焊缝表面缺陷检测时面临计算复杂度高、分类准确率低及无法进行增量学习等问题,提出了一种基于均值更新的增量二维主成分分析(mean updated incremental two-dimensional principal component analysis,MUI2DPCA)算法,并将MUI2DPCA和前馈神经网络( feedforward neural network,FNN)相结合进行焊缝表面缺陷在线检测. 首先,对相机捕获的视频帧图像进行预处理得到焊缝局部块图像. 然后,利用MUI2DPCA在线提取局部块图像的模式特征. MUI2DPCA对图像的特征主成分进行增量迭代估计,降低计算复杂度,并且能够增量更新当前的样本均值,减少无关特征变化对主成分收敛性的影响. 最后,利用FNN建立提取的模式特征与焊缝类别之间的联系,实时返回焊缝表面缺陷的检测信息. 试验结果表明,该检测方法平均分类准确率为95.40%,平均处理速度可达29帧/s,能够满足焊缝在线检测的实时性要求.     

激光束入射方式对7A52铝合金焊缝成形的影响

利用5 k W光纤激光器采用激光前倾和后倾2种光束入射方式对10 mm厚7A52铝合金进行了焊接试验,探究激光束入射方式对铝合金焊缝成形的影响。对比分析了不同激光束入射方式获得的焊缝表面形貌、焊缝横截面形貌以及焊缝内部气孔情况,探讨了焊接过程中熔池的流动行为。试验结果表明:与激光前倾方式相比,采用激光后倾方式焊接时,焊接过程中熔池稳定性较好,所获得焊缝表面成形相对较好,焊缝深宽比相对较大,焊缝的气孔数量相对较少。因此,相同焊接条件下,采用激光后倾方式所获得的焊缝质量相对较好。     

激光清洗对30Cr3超高强度钢表面及焊接质量的影响

为了研究激光清洗预处理对30Cr3超高强度钢焊接质量的影响,通过扫描电镜分别对清洗前后的表面形貌、元素组成及基体组织进行对比观察。结果表明,合适的激光清洗工艺可有效去除30Cr3超高强度钢待焊表面氧化层,使表面更加光滑平整,且不损伤基体材料。将激光清洗后的试验件进行电子束焊接,焊后观察其焊缝表面成形良好,无咬边、凹陷等缺陷,焊缝内部质量及力学性能均能达到要求。将焊接接头制成金相试片观察其显微组织形貌,激光清洗预处理后的焊接接头在低倍扫描电镜下焊缝成形饱满,没有出现裂纹、咬边等缺陷;通过高倍扫描电镜观察焊缝中心区域晶粒细小均匀。因此,30Cr3超高强度钢焊前采用激光清洗进行预处理可以有效清除待焊表面污染层,且焊接质量满足要求。     

搪瓷钢焊缝处瓷釉层凹坑缺陷形成原因分析

针对冷轧搪瓷钢板在生产热水器内胆成形过程中在焊缝附近出现的圆形缺陷,采用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪等对该缺陷的微特征、形成原因进行了系统分析研究。详细阐述了该种缺陷在金相显微镜及扫描电镜下的微观形貌及元素分布特征,对搪瓷板界面和基板的金相显微形貌进行了详细分析。结果表明,该种缺陷的形成是由于焊缝附近表面凹凸不平,气体在液相表面张力的作用下在表面下凹处集中,在焊缝处极易出现尺寸较大的气泡。通过采取适当措施消除焊缝处及其附近表面的凹凸不平,增加其连贯性,减少了气泡坑缺陷的形成。     

超声相控阵对小径管焊缝检测研究

针对常规超声检测小径管焊缝存在的检测效率低、灵活性差、人为因素影响大等问题,通过专用探头及扫查器,利用超声相控阵检测技术对小径管焊缝进行了检测研究。结果表明,小径管相控阵检测装置操作简便、灵活,小径管相控阵检测能够比较直观的显示缺陷的特性,为缺陷的定性提供了一定的依据。同时,对焊缝根部及近表面缺陷具有相同的检出率,消除了焊缝的不可探区。     

不锈钢薄板激光焊焊缝缺陷检测与识别

不锈钢薄板激光焊焊缝成形尺寸细微,焊接速度快、节拍快,人工进行焊缝缺陷检测已不适合,因此焊缝缺陷检测的自动化是必然趋势。构建了一套激光焊焊缝数字成像(DR)检测系统,并在DR检测图像的基础上研究了焊缝缺陷的自动检测与识别算法。首先设计焊缝和焊接缺陷检测系统,可靠地将焊缝和焊接缺陷从工件背景中分割出来,基于此又设计了焊接缺陷特征提取算法和缺陷类型识别算法,通过二叉树和逻辑回归分类可以将激光焊焊缝中的常见缺陷识别出来,识别正确率达到了工程化水平。     

汽车横向摇臂总成焊缝质量视觉检测系统

汽车部件焊缝质量的人工检测效率低,精度差,且数据不易统计、存储及查询。将机器视觉技术引入汽车部件焊缝质量检测能够很好地克服上述缺陷,实现焊缝质量自动检测、判定、统计及查询。检测系统利用机器人手臂夹持视觉传感器与光源,对汽车底盘横向摇臂的焊缝分段采集结构光图像和LED光图像,根据不同图像特征设计适应性强的图像处理算法进行计算、判别。通过LED光图像可以识别焊缝缺失、表面气孔等缺陷;通过结构光图像可以测量出焊缝宽度和角焊缝厚度,并判定是否焊偏。试验结果表明,检测系统能准确高效地计算、判别焊缝的主要特征,适合在焊缝质量检测领域推广应用。     

基于前馈神经网络的储油罐底板焊缝表面缺陷检测方法

为了有效解决储油罐底板焊缝缺陷检测过程中存在速度慢、检测结果不准确等问题，提出一种基于前馈神经网络的储油罐底板焊缝表面缺陷检测方法。分析相机捕获的储油罐底板焊缝图像各像素之间的相关性和椒盐噪声特点，通过支持向量机(SVM)分类器识别图像中的噪声，重构图像，完成去噪处理。通过基于泛化的增量式二维主成分分析的特征提取方法(GI2DPCA)提取储油罐底板焊缝图像的特征，引入前馈神经网络，构建基于前馈神经网络的储油罐底板焊缝表面缺陷检测模型，将提取到的特征输入到模型完成缺陷检测。试验测试结果表明，所提方法能以较短的时间和较高的检测精度完成缺陷检测。     

铝合金结构件焊缝质量涡流及X射线检测对比研究

涡流检测方法具有设备简单、检测速度快、灵敏度高、非接触式检测等优点,能及时检测焊缝质量情况,有效检测焊缝是否存在未焊透、焊接裂纹等缺陷,以分析确定焊缝内的潜在风险,现已成为铝合金结构件焊缝的有效检测手段。采用多频涡流检测技术,配合新型无方向性电扰动涡流传感器及X射线探伤仪,并制作铝合金结构件焊缝人工缺陷,通过对比试验两种不同的检测方法,分析两种方法的优劣。试验结果表明,多频涡流检测技术配合新型无方向性电扰动涡流传感器能够满足检测要求,减小焊缝表面焊道的凹凸不平产生的干扰影响,并且全面地发现缺陷;相比之下,虽然X射线检测结果更为直观,但检测速度较慢,不适合现场应用及缺陷快速定位。     

激光功率对304不锈钢圆管焊缝成形及显微组织影响

采用光纤激光器进行了1. 5 mm壁厚304不锈钢圆管的对接焊接。研究了激光功率对焊缝成型和组织的影响。通过对焊缝表面、截面形貌和组织分析,得到了较好的焊接工艺参数。结果表明,当激光功率为2400 W时,焊缝成型良好,焊缝焊透。焊缝组织为典型的激光重熔后凝固组织,热影响区窄。     

某X70管道环焊缝裂纹成因分析

某在役输气管道在检测时发现环缝焊根部存在裂纹缺陷。为了研究该环焊缝裂纹的成因及扩展,对含裂纹的焊口进行了外观检测、无损检测、焊缝的力学性能测试、缺陷处宏观及微观形貌观察、裂纹成因分析。结果表明,由于焊缝根部成型质量较差,根部易形成应力集中,在外力作用下,首先以脆性断裂方式在焊缝根部形成延迟裂纹,并以韧性断裂方式持续扩展。     

液压胀形用激光焊管产品的质量控制

对液压胀形用激光焊管产品的质量控制过程进行了研究。通过在线非破坏性检测手段对余高、凹陷、错边及气孔等焊接质量缺陷进行控制,同时通过扩口试验、压扁试验、焊缝金相组织及硬度试验等质量检测方法进行了液压胀形用激光焊管产品的离线质量控制。另外,从生产供货角度出发说明了产品质量管控过程中首件检测方法的关键作用,强调了段焊检测和焊缝金相检测的重要性。试验结果表明,激光焊管的各项性能指标满足液压胀形工艺的使用要求。