基于OpenCV的焊缝图像识别算法研究

针对自动焊机器人的视觉引导问题,提出了一种基于OpenCV计算机视觉库的焊缝识别算法。焊缝边缘是焊接图像识别中的重要特征,文中使用分水岭算法进行前景检测与图像分割,Canny算法进行边缘提取,Hough直线检测算法提取焊缝边缘特征,实现对焊缝的图像识别,并加入自动阈值提高算法适用性。识别程序通过Python语言实现,结果表明,该算法计算效率高、适用性强,可以满足机器视觉引导系统中的要求。     

爬壁机器人焊缝跟踪过程中的焊缝检测与识别研究

实现爬壁机器人焊缝自动跟踪的前提条件是获取实时的焊缝位置信息。首先,基于爬壁机器人系统平台,提出了一种结合被动视觉传感器和辅助光源的焊缝采集方案。采用了一套精确度与实时性较高的焊缝图像处理及特征提取算法,并针对焊缝图像细化后的轮廓线上存在毛刺的问题,提出一种有效的毛刺去除递归算法。结果表明,设计的焊缝识别算法能够提取到准确的焊缝位置信息,并且单幅焊缝图像的平均处理时间为56 ms,能够满足焊缝跟踪的实时性要求。     

一种基于先验知识的弧焊机器人图像处理方法

在弧焊机器人视觉检测的CCD直接拍摄图像方法中,针对带有黑笔记号、划痕、并与焊缝交叉干扰的复杂对接焊缝图像,文中提出了一种实用的焊缝轨迹的识别方法,并对该算法中的骨架细化及边缘链的拆分、合并剪枝和基于先验知识的位置关系判断等关键问题进行重点阐述. 结果表明,该算法能有效地去除复杂焊缝图像中的黑笔记号、划痕和交叉干扰,最终自动提取焊缝轨迹. 该算法具有较强的适应性和可扩展性,稍加改进就可应用于其它复杂图像上. 如带电弧光或结构光等的图像. 该算法能为弧焊机器人视觉检测的智能化的进一步提高提供一定的技术参考.     

焊缝位置识别的图像处理方法设计

在基于视觉的自动焊接中，由于焊缝图像是复杂多变的，要准确得到焊缝位置选择合理高效的处理算法是非常重要的。针对这一问题为焊缝图像提出了一系列处理步骤，它包括中值滤波、自适应阈值二值化、孤点滤波、边缘检测，焊缝位置搜索五步，其中详细叙述了重要的自适应阈值二值化与孤点滤波算法。在每一步处理中都用了四幅完全不同的焊缝图像做了观察和对比，结果显示所选算法产生较好的处理效果。     

基于PLC的管道多层焊跟踪控制系统研究

管道多层焊视觉图像跟踪系统采用CCD获取焊缝区域图像,通过计算机处理控制行走机构,设计的跟踪算法及相应的PLC软件程序设计实现了厚板多层焊的焊缝自动跟踪.     

基于结构光视觉传感器的弧焊机器人视觉检测方法及试验结果分析

针对自动焊接机器人焊缝精确检测的问题,研究了基于结构光视觉传感器的视觉检测方法,对结构光视觉传感器实时采集图像进行理论分析,经过焊缝图像预处理、图像边缘检测和轮廓提取等处理过程,运用最小二乘法对焊缝边缘拟合,通过求平均值的方法提取结构光条纹的中心直线,找到数字图像中焊缝的位置,最后利用机器人手眼标定焊缝的位置,并进行焊缝跟踪。结合试验,验证了该视觉检测方法检测精度较好,能够满足实际的工作要求。     

基于结构光视觉传感的焊缝视觉信息检测和识别研究

对基于结构光视觉传感的焊缝视觉信息检测和识别进行了研究.所获取的焊缝图像中存在着大量的飞溅、烟尘和电弧光等噪声干扰.CCD摄像机获取焊缝图像,经图像采集卡A/D转换后送入计算机内存,然后采用各种图像处理方法对图像数据进行处理,焊缝原始图像经过二值化、中值滤波、拉普拉斯锐化、细化一系列图像预处理,准确提取激光条纹信息,提出了几种常见的焊缝形式的检测和识别算法,算法所需时间均不到1 ms,提取焊缝特征,实现对焊缝的自动跟踪.     

Snake模型和遗传算法在特殊焊缝提取中的应用

针对CCD直接拍摄图像的弧焊机器人焊缝视觉检测问题,文中提出了一种精确提取带有较大的间断、尖锐的拐点、较多的干扰等特殊焊缝轨迹的算法.该算法先用小波变换进行焊缝边缘线的平滑,得到与最终焊缝距离很近的初始焊缝轨迹,再用基于Snake模型和遗传算法的进行特殊焊缝的精确匹配和提取.结果表明,该算法能进一步提高特殊焊缝轨迹识别的识别和检测精度,具有较强的适应性,也为弧焊机器人视觉检测的智能化的进一步提高提供一定的技术参考.     

机器人焊接轨迹自动跟踪视觉技术研究

针对目前机器人焊接常用的自动跟踪视觉技术方法之不足,即传统的主动视觉方法难于识别空间几何特征不明显的结构,而被动视觉方法又过于依赖灰度梯度特征,在阐述分析焊缝跟踪视觉技术实际应用情况的基础上,提出了利用焊缝纹理特征的视觉检测新思路,给出了基于纹理特征匹配和纹理分割的二种实现方法,并就具体的焊缝图像分析算法的可行性和适用性进行了研究和验证.所提出的在线视觉技术方法为更好地实现机器人多层多道电弧焊接轨迹自动跟踪提供了新的途径.     

焊缝磁粉检测图像自动分拣系统的设计与应用

定期对球罐等承压设备的焊缝进行磁粉检测是保障其安全的重要措施,发展基于爬壁机器人的磁粉检测系统是球罐自动检测作业的重要方向。爬壁检测机器人携带有视觉传感器,可实时采集磁粉检测结果。故,磁粉检测图像的快速自动缺陷分析是实现爬壁检测机器人的重要研究基础。通过图像像素分析法,对视觉传感器收集的实时图像进行自动识别,并将图像快速自动分拣归类到无缺陷、有缺陷及可疑图像等3个文件夹,以协助磁粉检测人员快速识别焊缝缺陷。     

防腐管道整体喷涂补口技术研究

现场补口涂层作为整个涂层体系非常重要的一部分，应与管道主体防腐涂层结构具有很好的相融性，但现场补口施工其补口工艺控制的难度比在工厂内预制要大得多。有时不能完全达到理想状态。因此，要对现场补口方法进行研究。本文针对上述问题介绍了大庆油田建设集团工程设计研究院在“防腐管道现场整体喷涂补口技术”研究中的喷涂3PE粉末涂料补口技术、PE防腐管道喷涂聚脲补口技术和管道补口工程车。     

Experimental and numerical investigation on combined girth welding of API X80 pipeline steel

Abstract

API X80 pipeline steel is widely used in natural gas and oil transportation. In this study, X80 pipeline steels with 18.4?mm thickness and 1219?mm diameter, made in China, were welded by a combined girth welding technology. Experimental results showed that microstructures in weld metal and coarse grain heat affected zone are mainly composed of coarsening bainite grains with dimensions of 20–50?μm, and Vickers hardness in weld seam is lowered by the seven-pass welding process. Simulated results illustrated that repeatedly thermal cycles imposed by the combined multipass girth welding process easily result in softened weld joints. The predicted microstructures, phase compositions and hardness in weld metal are in agreement with the measured ones. The results could be applied to optimise this combined girth welding process and improve the weld quality of API X80 pipeline steel and even higher grade pipeline steels.     

基于X射线计算机辅助成像技术的带料管道焊缝检测

采用便携式数字CR系统对某大型石化企业的400条压力管道进行了X射线计算机辅助成像检测(CR)。通过设置管道是否带料、采用不同射线源和是否考虑介质对透照的影响等三种情况的比对试验,验证了检测手段的可靠性及有效性。现场检测能发现管道对接焊缝的未焊透、未熔合、夹渣、气孔和裂纹等典型缺陷,并针对CR现场应用存在的一些问题进行了讨论,为CR技术在带料管道焊缝检测中的广泛应用奠定基础。     

16Mn管线钢的焊缝表面冲蚀机理研究

目的在管道工程中,16Mn管线钢异径接头-管体焊缝(简称焊缝)表面冲蚀行为是引发失效的主要原因之一,通过研究焊缝余高和管体流体作用,以此来探究焊缝表面冲蚀机理。方法以16Mn管线钢为研究对象,针对焊缝区表面冲蚀行为开展基础研究,通过电化学和腐蚀模拟实验,研究了流体初期焊缝区表面腐蚀行为,并通过流体模拟实验,研究了焊缝余高和流体速度对焊缝区冲蚀过程的影响,揭示了管线钢焊缝的冲蚀机理。结果在腐蚀模拟实验中,焊缝、接头母体和管体的开路电位分别为-0.717、-0.686、-0.687 V,焊缝区发生电化学腐蚀的倾向在模拟腐蚀液中最严重,焊缝的自腐蚀电流密度为7.9μA/cm^2,母材的自腐蚀电流密度为3.2μA/cm^2,焊缝的电化学腐蚀倾向性更大,焊缝区金属腐蚀速率最大,在焊缝表面形成了疏松的FeO产物层。在流体模拟实验中,流体在焊缝余高作用下形成了湍流,流速的增加也提高了湍动能,流速为15 m/s和30 m/s时,焊缝凹槽的深度分别为3 mm和8 mm,焊缝凹槽相差5 mm。湍动能在焊缝余高的FeO腐蚀产物表面产生了变形磨损和切削效应,使得焊缝表面疏松的FeO产物层脱落,加速了腐蚀过程,最终形成了冲蚀凹陷区。结论16Mn管线钢焊缝的冲蚀行为是腐蚀和流体冲蚀共同作用的结果,可分为初期的腐蚀和流体冲蚀两个阶段,形成了腐蚀与冲蚀循环交替过程。焊缝余高和流体速度对冲蚀影响较大,内焊缝余高和流体速度的增加将导致余高处的湍动能急剧增加,加速焊缝金属腐蚀产物层剥离,导致焊缝表面冲蚀。研究结果可以为管道失效行为和安全服役设计提供理论基础。     

H_2S浓度和pH值对X65海管钢焊接接头腐蚀行为的影响

采用高压釜模拟海底集输环境,通过电化学测试技术、浸泡实验、SEM和XRD技术研究了H2S浓度和pH值对X65钢焊接接头腐蚀行为的影响。结果表明,X65钢焊接接头中热影响区的开路电位最负,焊缝最正,母材介于两者之间,腐蚀电流密度从大到小的顺序为:热影响区母材焊缝;焊接接头平均腐蚀速率在0.1~0.25 mm/a之间,硫化物浓度增加、pH值降低均可导致腐蚀速率增加;X65钢海管焊接接头在模拟现场工况条件下以均匀腐蚀为主,焊缝区腐蚀程度低于热影响区。     

浅析酸气管道焊缝横向裂纹的产生原因及检出方法

为了提高酸气管道焊缝横向裂纹的检出率,确保管道工程的安全可靠运行,针对普光气田主体开发地面集输工程集气末站汇管泄漏事件,分析汇管焊缝横向裂纹产生原因。通过射线、超声波、磁粉、渗透检测方法对焊缝横向裂纹检出情况的比较,证明超声波检测法是针对酸气管道焊缝横向裂纹最有效的检测方法,为检测人员在今后遇到类似情况时及时选择正确的检测方法提供参考。     

基于嵌入式DSP视觉伺服平台的管道MIG打底焊焊缝成形控制

针对坡口加工及焊接变形等因素引起的焊缝坡口宽度不确定性变化影响焊缝成形的问题,建立了基于嵌入式DSP(digital signal processor)视觉伺服平台的管道MIG打底焊焊缝成形控制系统.所设计的视觉伺服平台采用TMS320DM642实现焊接熔池区域图像的采集与处理,采用TMS320F2812实现焊枪位姿和焊接工艺参数的实时调整.设计了专门的图像处理算法,分离并提取熔池、焊缝和焊丝的位置信息.通过对焊缝坡口宽度变化的视觉检测,实时调节焊接速度、焊枪摆动宽度和中心位置等参数,获得了外观良好、X光检验合格的焊缝成形.     

3Cr低合金钢焊接接头腐蚀膜对基体的保护作用

利用扫描电镜分析3Cr低合金管线钢高频电阻焊接头微观组织,采用高温高压反应釜和电化学阻抗测试技术对焊接接头的CO₂腐蚀行为进行研究. 3Cr低合金钢高频电阻焊焊缝和母材的化学成分一致,组织均为铁素体+珠光体,且焊缝组织更加细小、均匀. 失重试验结果表明,焊接接头的腐蚀速率比母材小0.28 mm/年. 电化学阻抗测试结果表明,浸泡时间48和168 h后,焊缝表面腐蚀膜电阻均大于母材,焊缝腐蚀膜对基体的保护性均好于母材. 这是由于焊缝组织分布均匀细小,表面腐蚀膜均比母材均匀和致密. 浸泡48 h时焊缝表面为双层膜结构,母材为单层膜;浸泡168 h时焊缝和母材表面均为单层膜结构.     

An experimental study of the fracture properties of oil pipeline girth welds

The application of fracture mechanics to the "Fitness For Purpose" assessment of the fracture properties of pipeline girth welds is generally essential for the safe operation of oil pipeline systems. Based on the analysis of the fracture toughness requirements of the oil pipeline girth weld, a systematic study has been conducted on the fracture behavior of the API 5L X65 steel pipelin egirth weld made by two welding materials. The critical COD values of the pipe line girth weld under the different temperatures are tested. In the paper other influential factors on fracture behavior are also discussed, such as the welding materials, the welding positions (flat welding, vertical welding, overhead welding), the welded joint area (weld, heat-affected zone, fusion line and base metal) and the experiment temperature. The result shows that the welding material, the welded joint area and the experiment temperature have considerable influence on the fracture behavior of pipeline girth welds. It is also concluded that t he effect of the welding position is related to the welding process. The study provides a scientific basis for the welding of oil pipelines.     

油气管道全位置单枪双丝自动焊接技术

依据双丝焊技术原理,研制管道全位置单枪双丝自动焊系统,并针对X80钢级管线钢进行焊接试验,制定"内焊机根焊+单枪双丝全位置自动焊填充、盖面焊"的高效焊接工艺.结果表明,管道全位置单枪双丝焊接可有效解决现有管道焊接施工中出现的焊缝层间未熔合、气孔、未焊透、焊道不连续、咬边等缺陷,保证焊接质量.同时,可将管道焊缝的单层填充厚度由传统自动焊接工艺下的2~3 mm提升至4~6 mm,且焊缝成形美观、力学性能优良,满足了管道建设工程高效化施工对焊接高效率的要求,对油气长输管道的现场焊接施工具有应用价值与指导意义.