铝合金双丝脉冲MIG焊双向熔池同步视觉传感及图像处理

铝合金双丝脉冲焊接时,强烈的双弧光强和铝合金的强反射作用造成熔池视觉传感比较困难。建立一套双丝脉冲焊熔池双向同步视觉传感软硬件系统,通过近红外滤光技术和控制电荷耦合器(Charge-coupled device,CCD)快门曝光时间,获得清晰的尾部和侧面同步铝合金熔池图像。针对铝合金双丝脉冲焊熔池图像存在的高频横纹干扰,提出利用巴特沃斯低通加强滤波的方法进行去除,并通过灰度拉伸、阈值分割和边缘提取等图像处理方法,获得双向熔池轮廓。通过熔池几何形态分析,得到双丝脉冲焊前中部熔池形状为椭圆形,尾部形状为抛物线。在获得抛物线和椭圆曲线方程的基础上定义并计算熔池宽度、全长、面积、周长、尾部系数等熔池几何特征参数。     

基于正面焊接多信息融合的GMAW熔透控制

对气体熔化极弧焊(Gas metal arc welding, GMAW)过程中采集的正面熔池图像和温度信息通过多传感器定量信息融合技术,实现熔池图像的有效性判别。将熔滴热焓对温度场的影响考虑在内,对半椭球热源温度场进行修正,得到新型的三维温度场解析模型。借助信息融合后有效的熔池图像可获得无数个熔点温度的位置信息,通过阻尼最小二乘法求解新型温度场模型超定方程、辨识模型中椭球热源系数及熔滴热焓4个时变参数,从而得到实时修正的三维温度场动态解析模型。借助该模型通过PID控制实现了利用正面传感信息对GMAW焊接过程中背面熔宽的闭环控制,取得了满意效果。     

基于视觉传感的GMAW熔透状态预测

熔透信息的实时获取是实现打底焊接自动化的关键环节之一,通过熔池形状特征预测熔透状态可为熔透信息的有效提取提供参考。鉴于焊工通过视觉观察熔池正面形状特征来对熔透状态进行实时判断,建立基于GMAW的双目视觉传感焊接试验系统。在不同焊接电流及焊接速度下开展打底焊接试验,在焊接过程中实时同步采集熔池正面与背面图像。基于熔池图像特点结合成熟的图像处理算法,提取熔池正面二维与三维形状特征参数以及背面熔宽信息,作为训练样本,以熔池正面形状特征参数作为输入量,以背面熔宽作为输出量。通过BP算法对神经网络进行训练,建立熔透状态预测模型,分析熔池正面形状特征参数与背面熔宽之间的映射关系。采用Garson算法计算出每个形状特征参数对于背面熔宽的权重系数。通过GMAW打底焊试验对熔透状态预测模型进行了验证,试验结果表明,建立的BP神经网络模型可以有效地预测焊缝的熔透状态。     

基于非负矩阵分解的熔池图像识别方法

为探求视觉传感智能识别焊接缺陷技术，利用电荷耦合器件(CCD)相机采集了熔化极气体保护焊(GMAW)熔池图像，分析了不同工艺条件下熔池动态变化过程及所对应的焊接缺陷，提出利用非负矩阵分解法对熔池图像进行解析，得到熔池图像的特征矩阵。通过最小二乘法计算未知焊接过程测试图像在特征矩阵的投影值，给出了焊接缺陷的自动识别方法。研究结果表明，焊接质量和熔池稳定程度有关联，熔池紊乱表现为熔池轮廓波动、浮渣离散等特点，熔池稳定程度下降伴随着焊接质量的下降，以及焊缝出现缺陷。利用非负矩阵分解法得到的熔池图像特征矩阵，能够对原始图像进行整体性描述(如熔池轮廓)和局部性描述(如浮渣区域、电弧区域等),具有物理可解释性，可用于识别焊接缺陷。     

基于视觉反馈的铝合金脉冲旁路耦合电弧MIG焊过程熔宽控制

文章针对脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护焊（melt inert-gas welding,MIG焊）焊缝的熔宽控制问题,利用工业摄像机（CCD）高速拍摄获得的焊缝熔宽视觉传感信号作为输入变量,控制输出变量焊机送丝速度进行焊接过程。通过采用LabVIEW组态软件作为上位机软件,设计使用增量式PID控制器,建立了铝合金脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护焊控制平台,在此基础上利用图像视觉传感技术以及相应的图像处理算法,采用补偿解耦的方式进行4mm的铝合金钢板的焊接试验。结果表明：采用脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护焊的方式,利用视觉信号为反馈量,送丝速度为控制量的控制策略可以实现焊接过程熔宽的实时控制,并保证了焊接过程的稳定和焊缝成型的美观度。     

铝合金MIG焊正面熔池图像视觉传感与处理

建立了铝合金脉冲MIG焊熔池图像检测CCD视觉传感系统。应用窄带滤光的方法成功地解决了强弧光干扰，通过大量试验，在获取清晰焊接熔池区图像的基础上，分析了铝合金焊接熔池图像的特征，研究了适合铝合金MIG焊熔池图像处理方法和熔池几何尺寸的边缘检出方法，获得了满意的熔池边缘特征图像，为进一步实现铝合金MIG焊接熔透智能控制奠定了基础。     

GMAW焊熔池图像处理算法

根据GMAW焊的特点,建立焊接熔池图像传感系统,获取了清晰的熔池图像,并对焊缝熔池图像的特征进行分析。采用自适应维纳滤波、GAMMA值增强和Otsu阈值分割进行图像预处理,并采用形态学开运算和Prewitt边缘检测算子对图像进行了后处理。结果表明,这套算法能够对熔池图像进行有效地处理,获得清晰完整的熔池边缘。     

基于激光视觉的脉冲GTAW熔池振荡检测与分析

熔池振荡频率与焊缝全熔透状态有较为直接的物理对应关系,但熔池振荡频率的检测十分困难。针对该问题提出一种基于激光视觉的熔池振荡特征频率检测传感新方法。在介绍激光视觉法原理基础上,设计脉冲非熔化极气体保护焊(Gas tungsten arc welding, GTAW)熔池振荡激光视觉传感试验系统。采集反映熔池振荡变化的视频图像,提出激光特征条纹的图像处理算法,并利用Matlab软件编写相应的程序获得熔池振荡波形,利用快速傅里叶变换提取出熔池振荡特征频率。试验结果表明,激光视觉法不仅成功实现脉冲GTAW熔池振荡信号的检测传感,而且克服了已有的脉冲GTAW熔池振荡检测法不能被用于连续焊接的缺陷。软件系统能够较准确地提取出熔池振荡特征频率、处理时间为20 ms,满足熔池振荡信号的实时检测要求,为连续脉冲GTAW熔透控制奠定了基础。     

多视点输送带纵向撕裂检测系统采集控制模块的研究

文中针对输送带纵向撕裂检测问题,提出一种基于FPGA的多视点输送带纵向撕裂检测系统采集控制模块的研究方案。采用FPGA XC3S500E芯片设计了采集控制模块硬件电路,包括CMOS图像传感器电路、信号调理电路、模数转换电路、信号采集控制电路和数据传输接口电路等。采用VHDL语言设计了FPGA软件,包括CMOS传感器驱动模块、模数转换驱动模块、乒乓存储模块等,并采用Modelism仿真工具对程序进行了时序仿真。经实验验证,该采集控制模块能够实现对多路线性CMOS信号的高速采集、实时存储和处理,满足系统对实时性和同步性的要求,可用于对多视点采集的同步性和实时性要求较高的工业检测系统。     

机器人双目图像采集系统设计研究

针对机器人FPGA双目图像采集及ARM图像处理结构,为了给ARM微处理器的图像算法及匹配模块提供良好视频源,提出一种基于FPGA的双CMOS新型机器人立体图像采集系统。该系统使用FPGA处理两只CMOS视觉传感器芯片图像数据,并提供软排线接口至微处理器。硬件上显著减少了各种干扰降低误差来源,软件上可采用点同步的方式达到更精确的同步控制,集成度高、同步性好、实用性强。对此重点完成了FPGA双目图像采集系统的硬件设计及其初始化、模块化、单传感器图像采集及TFT LCD屏显示。     

一种弧焊机器人对圆弧轨迹的摆焊方法

在弧焊机器人工艺应用场合,涉及到摆焊的振幅和角度参数往往不便量测,尤其是对圆弧轨迹.这些参数量测不仅加大了摆焊工艺应用的难度,也容易因测量的误差造成摆焊的精度损失.为减小摆焊的工艺应用难度,提高摆焊的工艺应用精度,提出了一种弧焊机器人对圆弧轨迹的摆焊方法.给出机器人空间圆弧轨迹的计算方法,确定圆弧的平面和半径;给出圆弧轨迹确定摆焊的两接触面方法,通过示教点位确定幅度和角度;进一步给出L型摆焊和Z型摆焊的计算方法,给出具体的实现步骤;最后结合仿真应用,给出具体实现的效果.该方法流程清晰,易于在控制器中实现该功能,操作方法简单,也易于在工程应用中实施.     

双弧焊机器人协调焊接

介绍了双弧焊机器人在摩托车车架附件组焊中的应用情况,采用主从协调控制完成焊接作业,大大提高了焊接质量和焊接生产率。     

DSP控制的弧焊电源

介绍了DSP技术的现状，分析了DSP控制的弧焊电源的实现方法及优势。     

直缝焊管多丝埋弧焊焊接工艺

针对多丝埋弧焊焊接工艺进行了分析和探讨,同时分析了焊丝、焊剂以及电源等对直缝焊管焊接质量具有直接影响的因素。通过上述的研究,希望能够有效的促进多丝埋弧焊焊接工艺在各种不同材质以及不同口径等方面的进一步发展。     

锆板等离子弧焊接

介绍了锆板（10～13mm）等离子弧焊接方法。通过分析试验以及在实际应用中的测量数据，该焊接技术具有高效、经济的特点。通过数据和使用效果，可以看出该方法与传统方法相比具有较大的优越性：     

探究焊条电弧焊单面焊双面成型焊接技术

焊条电弧焊单面焊双面成型技术是焊工施工中的一项重要技术,应用广泛,操作难度较大,对于焊工的要求较高,这就需要相关从业者对这一技术进行详细地了解,不断提高自身的操作水平。     

潜弧焊极限厚度接头工艺试验

通过对极限厚度TA15合金焊接接头的工艺试验,分析了潜弧焊焊接极限厚度接头过程不稳定的主要原因,找出焊机控制机理及各焊接工艺参数对焊接过程及焊接质量的影响规律,并改进极限厚度焊接接头工艺方案;观察和分析了焊接接头的组织特征,测试了接头的力学性能。结果表明:TA15合金焊缝组织较母材差别明显;焊缝强度与母材相当,但塑性降低;应用改进后的焊接工艺方案成功焊接极限厚度焊接试件,焊接过程稳定,焊缝质量优良。     

弧焊机器人的运动学分析

首先建立弧焊机器人的连杆坐标系,导出了基于D-H参数的机器人运动学方程,采用MATLAB机器人工具箱建立机器人模型,验证运动学方程的正确性;其次通过径向基神经网络映射来求取机器人逆运动学解,获得机器人各关节的空间位置,为机器人控制提供理论基础.     

焊接机器人电弧式传感器抗电磁干扰分析

文中针对焊接机器人工作所处的复杂电磁环境,对其电弧式传感器进行了抗电磁干扰分析。首先结合弧焊机器人的工作原理,探讨了机器人焊接时产生的电磁骚扰源特性,通过骚扰源特性分析了电磁骚扰源中骚扰信号对电弧式传感器的干扰耦合机理;接着根据干扰耦合机理,分别从抑制骚扰源信号传播、切断耦合通道和降低敏感设备的敏感性3 个方面对电弧式传感器进行了抗电磁干扰分析;最后进行了近场串扰耦合仿真分析。分析结果表明,在信号经传输线传输的过程中,若传输线有适宜的终端,电感性近场串扰就会明显降低,电弧式传感器提取信号产生偏差的次数就会减少,从而改善电弧式传感器电磁干扰问题。该研究可为电弧式传感器电磁抗干扰研究提供理论依据。     

自动埋弧焊在压力容器上的焊接工艺应用

为解决在焊接冶金设备转炉炉身等厚壁压力容器时存在的问题,经过反复试验,总结了一套切实可行的埋弧焊焊接方案。主要从焊接坡口要求、焊接材料选用、钢板施焊前的要求、焊接参数及焊后处理等几个方面进行了介绍。