微间隙焊缝磁光成像卡尔曼滤波跟踪算法

在激光对接焊过程中,实时控制激光束准确对中焊缝是保证焊接质量的前提。针对紧密对接激光焊,研究一种用于微间隙(不大于0.1 mm)焊缝位置识别及跟踪的磁光成像卡尔曼滤波算法。采用磁光传感器实时获取焊接区域的微间隙焊缝磁光图像序列,利用微间隙焊缝磁光图像的灰度梯度特征提取焊缝位置坐标。以焊缝位置及位移量构成状态矢量,建立描述焊缝位置的状态方程和测量方程。同时,假设系统动态噪声和测量噪声为零均值随机分布的高斯白噪声,建立噪声环境下的卡尔曼滤波跟踪算法,计算最小均方差条件下焊缝中心最优预测值,减小系统噪声和过程噪声对焊缝位置测量的影响。试验结果显示,该方法能有效实现激光对接焊微间隙焊缝位置的识别与跟踪。     

基于遗传算法的焊接熔池检测

对焊接熔池图像的视觉检测新方法进行了深入地研究。以TIG焊为研究对象,首先搭建了焊接试验平台,实时获取焊接熔池图像。同时选取了中心波长为650 nm的窄带滤光片与7#减光片组成复合滤光系统,对焊接过程中产生的弧光进行过滤。在此基础上,研究了基于遗传算法的熔池图像阈值分割方法,给出了图像算法的处理流程。与传统的Otsu方法相比,GA处理法能提取到更为丰富的熔池及焊缝信息。为进一步去除弧光对熔池图像所产生的干扰,还对GA阈值分割后的图像进行了腐蚀、Sobel边缘检测处理,较好地提取了熔池边缘,为后期的焊接过程控制提供更丰富的信息。     

一种基于图像质心的焊缝跟踪新方法

研究一种基于图像质心识别的电弧焊焊缝跟踪新方法。通过视觉传感器获取焊接区熔池图像，抽取图像质心坐标并构成状态向量，建立一种基于图像质心的状态方程和位置测量方程。在此基础上，应用卡尔曼滤波对图像质心位置进行状态估计，在时域中采取递推计算的方式得到最小均方差条件下的焊缝位置最佳预测值．从而消除过程噪声和测量噪声引起的焊缝位置测量偏差。计算机仿真和实际焊接试验结果显示该方法可有效地提高焊缝跟踪精度。     

基于数学形态学的熔池图像处理

建立了用于气体保护钨极电弧焊(GTAW)的CCD视觉传感系统.在一定的工艺条件下,通过视觉传感器采集较为清晰的焊接熔池图像.选择包括熔池的区域为处理区域,对该区域进行中值滤波,用数学形态学中的高-低帽变换增强熔池图像的对比度.然后对图像进行二值化处理,用基本数学形态学的腐蚀、膨胀、开启、闭合对图像进行处理,用边缘检测算子提取熔池边缘并细化,获得了比较好的效果.     

傅立叶变换在熔池图像特征提取中的应用

熔池图像特征的提取对于分析焊接质量十分重要,而频域图像处理算法相对空域有很多优势,可以克服传统的空域图像处理算法对噪声敏感的不足,并有利于增强图像特征.为此,首先采用中值维纳滤波方法对焊接熔池图像进行组合滤波去噪,然后对去噪后的熔池图像运用基于傅立叶变换的巴特沃思滤波器进行高通滤波,以增强图像,并采用加强滤波算法对图像实现补偿,同时进行直方图均衡化,最后运用Canny算子边缘检测与数学形态学运算获得熔池边缘,提取出熔池特征信息.结果表明,运用傅立叶变换高频加强滤波进行熔池图像增强处理,并结合空域中较为成熟的图像处理算法,可以得到较好的熔池特征提取效果.     

图像质心算法的焊缝识别理论与试验研究

研究一种基于图像质心的焊缝识别新方法.根据焊接熔池视觉图像质心算法及视觉传感器工作原理,推导并建立焊接图像质心与焊接区温度及焊缝中心关系模型.通过焊接温度场的数值化,得到图像质心与焊缝中心关系模型在一定焊接参数条件下的数值解.采用数值仿真分析模型的影响因素,结果表明焊接电流、焊接速度和焊缝宽度对模型曲线影响最为显著.在分析质心与焊缝中心数值解变化趋势的基础上,得到质心偏差与焊缝偏差的经验表达式.在此基础上,对不同焊接参数条件下的模型曲线进行最小二乘拟合,建立质心偏差模型特征参数的样本空间.然后进行多元线性回归分析,确定出经验表达模型的特征参数,从而建立质心偏差关于焊接参数为变量的实用理论模型的函数表达式.焊接工艺试验表明,依据图像质心算法可以较好地识别焊缝中心位置.     

射频仿真系统三轴模拟转台动态误差分析

三轴模拟转台是进行飞行器飞行姿态地面半实物仿真系 统的重要 设备之一,其精度直接决定了仿真试验的置信度。通过分析转台动态响应能力并结合转台的 部分实测数据,求解了转台动态误差系数,得到转台动态误差的计算公式,最后用一个典型 仿真试验对三轴模拟转台动态误差进行计算分析。利用该动态误差计算公式得到的仿真结果 可以为射频仿真试验设计及精度分析提供参考。     

斜率表征与卡尔曼滤波的焊缝跟踪方法研究

针对V型坡口中厚板对接焊焊接过程中存在的系统噪声和测量噪声的问题,采用了斜率分析与卡尔曼滤波相结合的方法进行了焊缝跟踪。使用激光视觉传感系统采集了V型坡口的条纹图像,获取了测量系统内外标定参数,通过锯齿靶标建立了焊缝特征点坐标转换模型;提出了一种基于极值法的边界约束灰度平方加权重心法,提取出了激光条纹线的中心点,采用斜率分析法寻找到了激光条纹中心线拐点,对每一段条纹中心线通过最小二乘法拟合求交,提取出了焊缝特征点;利用卡尔曼滤波方法对系统噪声和测量噪声进行了优化;对V型坡口进行了厚板对接焊试验,焊炬能始终对准焊缝中心。研究结果表明:基于斜率分析法与卡尔曼滤波的焊缝跟踪方法能够减小系统噪声干扰的影响,实现了焊缝特征点的准确提取,提高了焊缝跟踪精度。     

激光电弧复合焊变形及残余应力的数值分析

基于Ansys Workbench软件平台,采用热弹塑性有限元法对304不锈钢激光电弧复合焊接试验进行数值模拟,数值计算得到的残余应力及热变形结果与焊接工艺试验结果吻合.分析不同激光功率下温度场与结构场的变化,研究激光功率对复合焊接热变形及残余应力的影响.结果表明:激光功率对复合焊接的最大变形量以及残余应力峰值有影响,...     

焊缝缺陷磁光成像模糊聚类识别方法

以激光焊接高强钢(HSS)为对象,研究基于法拉第磁旋光效应的焊缝缺陷磁光成像检测方法.通过施加交变磁场改变焊缝处磁感应大小,利用磁光传感器获取焊缝缺陷磁光图像,选定特定区域提取灰度共生矩阵(GLCM)特征,并进行分析.为准确识别和分类焊缝缺陷类型,建立焊缝缺陷模糊聚类识别模型.通过调整模糊C-均值聚类(FCM)的模糊指...