焊接过程声信号在线检测技术现状与展望

基于焊接过程声信号的声学检测技术是一种实时采集和检测缺陷的有效方法,对材料内部结构变化反映明显。概述了常规焊接缺陷无损检测方法的优缺点,对焊接过程声信号的分类和声信号采集系统进行了论述,分析总结了声发射信号和可听声信号的发声机理、检测原理和信号处理方法,并阐述其在焊接质量在线检测领域的研究现状及应用,特别是焊接缺陷、熔滴过渡形式和熔透状态的识别与预测。为了满足在线检测要求,包含声学检测在内的多传感信息融合焊接系统研究是关键,智能传感、信号处理、自动控制与人工智能技术的进一步研究能促进焊接产业的长足发展。     

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。     

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.     

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。     

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。     

激光-MAG复合焊接过程金属蒸气和背部熔池图像分析

在激光-MAG复合焊中,金属蒸气和背部熔池包含着大量的焊接状态信息。以316不锈钢和400低碳钢为试验对象,作异种材料复合焊接,并应用高速摄像机获取焊接过程中正面金属蒸气和背部熔池的实时图像。提取金属蒸气面积形态特征,结合背部熔池图像同步分析金属蒸气周期性变化规律并研究金属蒸气和焊接状态、焊缝成形之间的关系。以灰度共生矩阵(GLCM)方法分析图像纹理特征,并用能量、对比度和熵三个特征分析背部熔池与焊缝成形之间的关系。结果表明,所分析方法能有效反映金属蒸气的变化机理,金属蒸气和背部熔池与焊接状态之间的关联,为在线检测复合焊接质量提供依据。     

焊接缺陷磁光成像三维轮廓重构识别

对焊件表面及亚表面缺陷进行无损检测是保证焊接产品质量的关键.提出了一种基于法拉第磁致旋光效应的磁光成像焊接缺陷三维重构方法,实现焊接缺陷形状和大小的识别.基于磁光成像原理分析漏磁场磁感应强度与磁光成像的对应关系,以脉冲激光焊接凹坑(3 mm×0.3 mm×0.25 mm)为研究对象,建立焊接凹坑缺陷三维有限元磁场仿真模...     

计算机视觉在焊缝跟踪控制中的应用

研究一种基于计算机视觉的焊缝跟踪控制系统,重点论述焊缝图象分割和边缘提取的理论方法,通过对视觉传感器CCD检测到的弧焊区图象进行处理来准确地识别焊缝位置,从而有效地提高焊缝跟踪精度。     

基于不变矩算法的行人识别方法研究

行人识别对于智能辅助驾驶和智能车辆至关重要.采用一种基于不变矩算法的行人特征提取和识别方法,通过利用不变矩在目标平移、旋转和缩放的不变性,在HU不变矩基础上添加3个表达式,使不变矩包含更多的细节特征,将其作为行人目标的识别特征,利用支持向量机分类器作为主要手段对不变矩进行分类识别,并分析影响识别效果的影响因素.试验结果表明,选择改进的不变矩作为行人特征具有较好的行人识别效果,较高的识别率使行人和非行人能得到有效的识别.