基于视觉的MAG焊气孔缺陷图像特征初步探讨

针对MAG焊特点,利用被动式熔池视觉传感系统,采集到清晰的熔池图像;通过同步对比试验方法,系统地对焊接气孔缺陷与熔池图像特征信息之间的关系进行了研究,提取了表面气孔、内部气孔(夹渣)对应的熔池图像特征,并从灰度均值和标准差的角度研究了焊接气孔缺陷产生过程中熔池图像变化情况及奇异特征.试验表明,通过熔池视觉图像特征判断气孔焊接缺陷,具有良好的可行性,为基于视觉传感的焊接缺陷自动识别提供了技术依据;一种图像特征可能预示有多种焊接缺陷产生的可能,一种焊接缺陷可能有多种图像特征显示.     

MAG焊熔池图像特征及可用信息分析

针对MAG焊焊接过程的特点,采用被动式视觉传感的方式,利用近红外CCD摄像机,配合1064nm窄带滤光片和0.1%中性减光片组成的复合滤光系统,很好地排除了弧光的干扰,采集到大量高清晰的MAG焊短路过渡、射滴过渡、射流过渡熔池图像.利用数字图像处理技术对熔池图像进行图像处理,并提取出反映焊接质量的图像特征信息.对于单幅熔池图像进行了灰度分析,并提取了三条熔池图像等值轮廓线;对于连续多帧熔池图像,提出了利用熔池图像差影检测和熔池图像平均灰度来研究MAG焊焊接过程的新思路,为熔化极气体保护焊焊接过程质量控制奠定了基础.     

基于激光视觉传感的焊缝图像采集系统研究

激光视觉传感作为目前最有发展前景的焊缝跟踪方法，已引起了人们的普遍关注，并逐步在焊接生产中得到了推广应用。而激光视觉传感焊缝跟踪过程中，实时获取的焊缝图像质量好坏，直接关系到后续图像处理的难易程度，最终影响系统的精确性和可靠性，因此实时获取优质的焊缝图像具有重要的意义。文中从焊缝图像采集系统的硬件组成、工作原理、软件设计等方面分别进行了分析与阐述。试验结果表明，该系统能够很好地完成焊缝图像的实时采集与显示，获取的图像清晰且特征明显，能够很好地满足焊缝跟踪的性能要求。     

基于视觉图像传感的精密脉冲TIG焊焊缝跟踪

针对某复杂曲面薄壁不锈钢工件精密脉冲TIG焊中的焊缝跟踪问题 ,本文研究了一种基于视觉传感的高精度、高实时性焊缝跟踪技术。根据脉冲TIG焊的工艺特点 ,该技术通过选择特定波长的滤光片及合理的曝光时刻 ,采用工业CCD摄像机获取可直接分辨出焊缝、熔池和钨极的清晰、放大的焊接区图像。采用VC语言设计的图像处理算法 ,可以快速准确地识别出焊缝中心线 ,提取钨极偏离焊缝中心线的方向和距离 ,驱动步进电机调节焊炬位置 ,实现高精度、高实时性的焊缝跟踪。试验结果表明 ,该技术的单幅图像处理周期小于 12 0ms,能实现焊炬运动方向与焊缝偏差角小于 3 0°的焊缝跟踪 ,满足了复杂曲面的薄壁不锈钢工件的精密焊接要求。     

基于视觉传感的摆焊管道立焊熔池特征分析

对摆动电弧GMAW焊在全位置立焊区间的熔池特征进行了研究,设计一套管道全位置焊接视觉监测系统。采集清晰的熔池序列图像;分析一个电弧摆动周期的立焊熔池变化特点;采用数学形态学的算法获取熔池轮廓。结果表明：定义的熔池视觉特征参数能有效地区分全位置焊不同立焊区间的熔池。在摆动电弧的作用下,立向上焊与立向下焊的熔池特征存在明显的差异性,立向上焊的熔池长与熔池面积较立向下焊分别大21%与10%,立向上焊的熔池尾部轮廓线呈水平状态,而立向下焊的熔池尾部呈现明显下凹特征。     

基于扫描激光视觉传感的焊缝图像特征信息识别

特征点提取是激光视觉焊缝图像识别的关键技术,目前常用的斜率分析法虽然原理简单、计算速度快,但适应性不好、精度不高,对于一些复杂的深坡口焊缝甚至无法识别.对基于扫描激光视觉传感的焊缝图像识别进行深入研究后,提出一种新的特征点提取思想———由形到点,将焊缝坡口特征点分为直角拐点和斜角拐点,分别设计斜率极值法和斜率截距法来提取.实际焊缝跟踪时,根据拐点类型分别调用对应的提取算法,就能完成全部焊缝坡口所有特征点的提取.结果表明,"由形到点"提取特征点精度高,抗干扰能力强,对不同焊缝坡口形式适应性好,在厚板深坡口焊缝跟踪领域有很大的实用价值.     

基于视觉传感的脉冲TIG焊熔池一次图像获取的研究

依据弧光光谱理论，采用辅助光源及复合滤光技术，有效地解决了焊接区熔池成像的干扰和清晰度差等问题，研究了滤光片与辅助光源对成像质量的影响和作用。试验结果表明，同普通图像采集方法相比，该系统获得图像的清晰度得到明显的提高，可以用于焊接过程的实时监控。     

MAG焊熔池图像的灰度形态学分析

图像处理在焊接过程跟踪控制和焊接质量建模中越来越受到重视,而MAG焊是目前国内最常见的焊接方法之一,作者采用数学形态学的方法来进行MAG焊熔池图像的分析.针对MAG焊图像,除了进行灰度形态学的四种基本运算之外,提出了一套完整的从图像的预处理到边缘检测形态学算法.结果表明,灰度形态学算法非常适合于处理焊接熔池图像.     

基于视觉传感的高转速搅拌摩擦焊图像处理及控制

针对高转速搅拌摩擦焊焊接过程中产生的飞边和隧道等缺陷,文中设计了一套基于视觉传感的搅拌摩擦焊焊缝成形闭环控制系统,实现了焊接过程中进行焊缝表面实时监测与参数调整。通过GigE相机获取ROI(有效区域),然后对图像进行预处理,包括滤波、图像增强、二值化和边缘检测等,进而通过二叉决策树的SVM分类方法对获取的图像进行识别和分类,系统通过获取分类的结果的作出相应的工艺参数调整。结果表明:当系统检测到飞边和沟槽缺陷时能够及时地调整焊接工艺参数,达到了预期的控制效果,且获得了良好的焊缝成形。     

MAG焊熔池图像的超分辨率分析

由于MAG焊外部干扰大,用CCD采集的MAG焊熔池区图像不够清晰.因此,在进行进一步处理比如边缘检测之前,需要进行必要的图像增强和去噪等预处理操作,这样才能获得更加清晰的图像边缘信息.针对以上问题,采用超分辨率技术对MAG焊熔池图像进行处理和分析.在此基础上,提出了基于小波分形插值的超分辨率图像重建方法.结果表明,该方法相对于基于传统的小波双线性插值的超分辨率方法,能有效提高MAG焊图像的分辨率,获得更加清晰的焊缝位置和图像的边缘信息,为后续的焊接质量控制和焊缝跟踪工作提供了很好的基础.     

基于视觉传感的铝合金TIG焊熔池特征提取

根据铝合金TIG焊特点,在充分考虑电弧光谱特征的基础上,选择合适的滤光组件,确定了单个面阵CCD摄像机安装结构参数,成功构建了面向铝合金TIG焊的被动视觉传感系统,获得了清晰的熔池图像。针对拍摄到的熔池图像,提出一套包括中值滤波、拉普拉斯锐化以及改进蚁群算法等的图像处理方法,对传统蚁群算法进行了选择策略和信息更新策略的改进,形成一种自适应检测方法,有效地提高了检测精度和检测时间,较好地提取了熔池边缘,为实现焊接质量在线监测与控制奠定了基础。     

基于分形和数学形态学的MAG焊熔池图像分析

焊接过程产生的烟尘、孤光以及飞溅导致焊接熔池图像中存在大量的噪声,运用对噪声敏感的图像处理方法很难准确地提取熔池图像的信息.提出了一种基于分形和数学形态学理论的综合图像处理方法.该方法利用分形理论中离散分数布朗随机场理论得到按分形维分布的熔池灰度图像后,采用常规的图像处理方法提取图像边缘,然后利用数学形态学中开运算和闭运算,得到图像的强连通边界,并利用二值形态学中的连通域检测去除噪声得到目标图像.试验结果表明该方法能够快速、准确地检测到熔池的边缘、高度、宽度以及面积等信息.     

活性MAG焊电弧特征及熔池流动分析

提出了活性熔化极气体保护焊新方法,可增加焊接熔深,改善难熔焊接结构的熔合不良,获得高质量的焊接接头.对活性熔化极气体保护焊电弧状态和熔池表面形态进行了采集和分析,用钨粒子示踪法进行试验,分析了电弧形态和熔池流动.结果表明,活性熔化极气体保护焊电弧收缩显著,电弧形态更加集中,熔池内部液态金属的流动方向为从熔池周边向中心流动,熔池流动更为有序.对于钢的活性熔化极气体保护焊方法,熔池流动行为改变是增加焊接熔深的主要因素.     

基于激光视觉传感的弧焊焊前自动检测技术

在电弧焊焊前检验工作中,接头坡口准备工作如接头对中检测、根部间隙尺寸检测等,往往是依靠人工目测的方式反复调整来完成.该方法的缺点是耗时、费力、精确度不高,因此有必要采取自动化的视觉检测方法替代人工目测方法,以提高检测的效率与精确度.对此,利用激光视觉传感技术,设计了一套自动焊前检测系统.系统硬件由MDK(Module Development Kit)、计算机及行走机构等构成.在系统软件开发设计过程中,基于模块化开发思想,利用Visual C++6.0与Measurement Studio 6.0联合开发,从而提高了软件的性能,增强了软件的功能.试验表明,该系统功能全面、精确度高、可靠性好,可在实际焊接生产巾代替人工检测方法.     

MAG焊熔池图像各区域定义及近似熵分析

依据弧焊熔池图像对焊缝成形缺陷的影响,定义了头部、中部和尾部三个熔池分区,深入研究了弧焊熔池图像与焊缝表面成形质量之间的关系、并通过大量试验验证,得出了弧焊熔池图像各区域视觉特征与焊缝成形缺陷之间的主要关系．运用混沌学的近似熵方法对熔池三个区域灰度值分布梯度进行了分析研究．结果表明,各区域灰度梯度的近似熵值与焊缝成形质量基本呈正相关性,近形熵值越大,成形越好,研究的试验数据为基于熔池图像评价和控制焊缝成形质量提供了一种新型量化指标．     

铝合金双丝MIG焊熔池图像采集与处理

针对铝合金双丝熔化极氩弧焊,分析研究了电弧弧光辐射和熔池视觉传感的特征,结果表明,双丝电弧辐射更强,采用近红外窄带滤波传感熔池视觉传感双丝熔池相对易于提高信噪比,在10～35 mm厚LY12和7A52铝合金V形坡口对接焊缝工艺试验的基础上,采用980 nm窄带滤波和合适的减光系统获得了较为清晰的铝合金双丝熔池视觉图像,分析了双丝熔池视觉图像特征,采用自动阈值分割等方法设计了计算机图像专用处理软件,获得了准确的双丝熔池边界及几何参数,为基于熔池视觉的铝合金MIG焊质量控制打下良好基础.     

基于激光视觉传感的焊后检测技术研究综述

焊缝表面三维轮廓是评价焊后焊缝质量的重要指标,针对常用线结构光扫描进行焊缝测量时无法兼顾测量速度与精度等问题,设计并搭建了一种基于面结构光光栅投影的焊缝三维轮廓测量系统. 首先,通过数字光处理(digital light processing,DLP)投影仪向焊缝表面投射面结构光光栅条纹图像,摄像机获取变形调制条纹,利用四步相移法结合多频外差时域解相算法准确地实现了变形光栅条纹相位主值的解算和相位的展开.然后,利用平面靶标结合精密平移台获取空间点阵列的方法实现了对模型参数的标定,该标定方法精度高、可操作性强、结构稳定.最后,采用空间相位映射模型实现焊缝相位信息到高度信息的转换,实现焊缝三维轮廓的测量.结果表明,该测量方法能很好的表现焊缝细节信息,测量结果准确,测量精度能达到0.0968 mm,可以为焊后焊缝外观检测与评价提供可靠数据.     

双丝脉冲MAG焊的熔滴过渡及工艺特征

搭建了并列式双丝脉冲MAG焊工艺试验系统,通过双丝脉冲协调控制器连接试验所用的两台电焊机,在试验过程中采集了焊接电流、电弧电压信号,并用高速摄像机对焊接过程的电弧行为与熔滴过渡过程进行了同步拍摄．应用上述试验系统,在实现稳定焊接过程的基础上,分别研究了脉冲峰值电压与脉冲基值电压、两个焊丝在垂直于焊道方向上的距离、焊枪倾角这三个因素对电弧行为、熔滴过渡过程及焊缝表面成形与焊缝几何尺寸的影响．确定了最理想的脉冲峰值一基值电压,并且发现在文中所述试验参数下,焊丝间距11mm为两电弧形成共熔池、同焊道的上临界距离．结果表明,随着焊枪倾角的增加,焊缝熔深增加,熔宽减小,在焊接速度和送丝速度不变的前提下余高增加．     

基于激光视觉传感的焊后检测技术研究综述

人工视觉检测是到目前为止最为广泛利用的焊缝检测方法,该方法可提供对焊缝表面外观、表面几何形状以及存在的表面不连续性或缺陷的质量分析.缺点是该方法检测周期长、可靠性低、劳动强度高以及依赖人的主观判断性强.而利用激光视觉传感的方法,可实现焊后的在线实时自动检测,避免了传统视觉检测方法所带来的局限性.首先介绍了焊后视觉检测技术,对激光视觉传感焊后检测技术的工作原理进行了阐述,并概述了目前该技术的研究成果以及所做的研究工作,最后对其应用前景进行了展望.