焊接检验及其设备

20092236GMAW短路过渡焊接熔池的视觉检测/王德民…//焊接学报.-2008,29(10):84~88针对GMAW短路过渡焊接过程的熔池视觉检测,采用普通工业CCD摄像机,通过光谱分析选择窄带复合滤光器。设置了CCD摄像机曝光时间,分析短路过渡电压波形,确定了CCD摄像机采集时刻并设计了短路检测及CCD摄像机外触发电路,准确地将CCD摄像机的曝光时刻定位于短路过渡阶段。提出了正前方小角度和正后方大角度的图像采集方式。结果表明,采用以上图像采集方案,利用普通工业CCD摄像机可拍摄到连续清晰且不失真的熔池图像。并设计了图像处理算法,提取出完整的熔池边缘。图9参620092237基于纹理特征的焊缝识别方法/王胜华…//焊接学报.-2008,29(11):5~8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,...     

GMAW短路过渡焊接熔池的视觉检测

针对GMAW短路过渡焊接过程的熔池视觉检测,采用普通工业CCD摄像机,通过光谱分析选择窄带复合滤光器。设置了CCD摄像机曝光时间,分析短路过渡电压波形,确定了CCD摄像机采集时刻并设计了短路检测及CCD摄像机外触发电路,准确地将CCD摄像机的曝光时刻定位于短路过渡阶段。提出了正前方小角度和正后方大角度的图像采集方式。结果表明,采用以上图像采集方案,利用普通工业CCD摄像机可拍摄到连续清晰且不失真的熔池图像。并设计了图像处理算法,提取出完整的熔池边缘。     

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.     

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。     

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.     

脉冲熔化极气体保护焊熔池的视觉传感与实时控制

研究对脉冲熔化极气体保护焊（GMAW）熔池过程采用视觉传感与实时控制方法的可行性问题。由于GMAW过程的熔滴过渡现象的复杂性，尝试模拟焊工通过观察熔池变化等因素来调整焊接参数获取满意的焊缝成形的行为。建立了脉冲GMAW过程熔池视觉传感系统，宏观上将熔滴过渡对熔池特征的影响作为黑箱过程处理，根据脉冲GMAW弧光光谱分布和熔池图像特征提取，实现对脉冲GMAW熔池动态过程的实时检测。采用辨识算法建立焊接动态过程的数学模型，进而设计脉冲GMAW熔宽的PID控制器，实现对脉冲GMAW熔池宽度的实时控制。试验表明，建立的视觉传感系统、图像处理算法以及控制器设计检测与控制熔池变化在一定程度上的能够满足脉冲GMAW焊缝宽度的实时性与精度要求。     

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.     

基于双视觉的窄间隙焊熔池特征分析

设计了一种窄间隙焊多视觉焊接熔池采集系统,针对采集的熔池图像特点提出了一系列的图像处理方法.首先对熔池图像进行图像预处理,去除噪声,然后采用CANNY多阈值方法,提取熔池边缘特征,并利用去伪边缘、迭代拟合处理,从而提取熔池边缘特征.根据熔池与CCD摄像机的位置关系,求得熔池的余高,从而得出窄间隙熔池是一个凹液面.     

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.     

焊接机器人智能过程与控制

使用高速摄影机观察焊接过程，当焊接电弧到达坡口根部边缘时，焊接电流达到脉冲电流峰值，采用CCD摄像机作为视觉传感器观察焊接熔池，CCD摄像机在较低的电流时以1ms的速度获取熔池表面图像，保证拍摄时与焊枪摆动中心同步，利用计算机处理焊接熔池图像并生成数字信号，将信号送入数控系统，数控装置采集焊接熔池特征各数，由此调整送丝速度、焊接速度、焊枪高度，控制熔滴过渡，达到对焊接过程的智能控制。     

基于复合视觉和形态学模糊检测的GMAW焊过程质量控制

视觉图像检测是实现GMAW焊接质量控制的重要步骤。针对焊接图像稳定性差、噪声大的特点,提出了一种基于复合视觉和形态学模糊检测的算法。该算法采用双CCD采集焊接视觉图像并使用数学形态学理论处理图像,通过将该图像检测算法应用于焊接动态过程中的熔池图像处理,结合闭环模糊PID控制理论,一套完整的GMAW焊过程质量控制系统得以实现。MAG焊工艺试验表明,该控制系统可以有效地克服焊接过程中的外界干扰,从而保证焊接质量的稳定。     

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。     

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。     

大功率光纤激光焊接熔池特征提取技术研究

本文针对大功率光纤激光焊接不锈钢板紧密对接焊缝,建立了一个熔池动态信息的近红外图像检测系统,用于焊接熔池视觉信息的采集。应用可见光波和红外光波段滤光组合技术解决了焊接过程中飞溅、等离子体和红外辐射的干扰,在近红外高速摄像机获取清晰的熔池区域图像的基础上,研究了大功率光纤激光焊接熔池图像特征的提取方法,为焊缝跟踪和焊接质量控制提供可靠的视觉信息检测。     

间隙对GMAW立焊熔滴过渡的影响及温度场特性

采用高速摄像采集系统对间隙存在及变化时GMAW摆动电弧立向上焊焊接过程中的熔滴过渡行为实时图像进行采集,分析了熔滴过渡行为对电弧质量和焊接过程的影响,结合电弧质量分析仪采集的焊接电流、电弧电压概率曲线图对试验结果加以验证和补充解释,最后通过有限元数值模拟技术对GMAW立向上焊接过程数值模型进行建立,并对瞬态焊接温度场进行验证和分析. 结果表明,随着间隙的出现及尺寸的增加(0 ~ 4 mm范围内),GMAW立向上焊熔滴过渡形式由短路过渡向特殊的滴状过渡发展,模拟结果说明GMAW立向上焊热影响区具有较大的温度梯度特性.     

CO2短路过渡焊接熔池图像传感器

针对CO2短路过渡焊接熔池图像实时检测的要求，研制了一种基于普通工业CCD摄像机的专用传感器。介绍了该传感器紧凑的机械结构和独特的光学设计，设计了可消除CCD摄像机固定工作时序与CO2短路过渡发生的随机性之间的矛盾的实时检测熔池图像的控制时序，给出了相应的图像检测系统的工作原理。试验表明，采用该图像传感器可以围绕焊枪轴线从不同角度快速、准确地获得清晰的熔池图像。     

基于GMAW根焊熔池图像特征的焊接偏差识别

由直接拍摄电弧式视觉传感方法获取的熔池图像信息量丰富,可为焊接偏差信息自动识别提供基础数据。建立GMAW根焊熔池图像采集系统,其中CCD像机集成窄带滤光片排除弧光干扰,获取清晰熔池图像。通过开发熔池图像边缘检测算法,提取熔池及焊丝轮廓信息,在此基础上确定熔池的熔宽特征及偏差系数。开展了焊丝相对坡口中心偏差量为0,1,2 mm的根焊试验,分析偏差系数随焊丝偏差量的变化规律,并通过焊丝偏差量为0.5 mm时的根焊试验进行验证。试验结果表明:偏差系数随焊丝偏差量的增大单调变化,且与焊丝偏差量有一定的映射关系,因此可通过计算熔池图像中的偏差系数来确定焊接偏差量。     

焊接机器人智能控制厚板焊接一次成形

利用CCD摄像机观察熔池图像及焊接过程,并将图像转换为数字信息,利用计算机采集并处理这些信息,控制焊接速度、焊枪摆动幅度和熔滴的过渡,使厚板焊接一次成形.