不等厚激光拼焊板焊缝质量检测图像处理方法

针对激光拼焊过程中的各种噪声干扰,使得焊缝图像复杂多变,本文对结构光视觉焊缝质量检测系统图像处理方法进行了深入研究。在图像预处理中,首先通过加窗处理来获得兴趣区域,采用中值滤波去除图像噪声。针对母材区域和焊缝区域对结构光反射率不同,提出了使用局部阈值来分割目标图像的方法,并使用形态学开运算进一步去除噪声干扰;在结构光条纹中心线提取过程中,使用模板法获得了条纹的边界并用几何中心法提取了条纹中心线;提出了基于焊缝灰度图像的灰度突变和拟合直线法来检测特征点的方法。试验表明,该方法具有较高的特征点检测可靠性,并且运算速度快、抗干扰能力强,具有较高实用价值。     

一种基于焊缝特征的焊缝中心线信息获取方法

在焊缝跟踪过程中,根据图像信息,如何快速有效地获取焊缝中心线信息是实现智能跟踪的关键要素之一。深入研究借助反射体反射弧光照射焊件表面得到的焊缝图片,根据图像中焊缝纹理的特点,提出新的检测算子,并利用该算子确定焊缝图片小区域焊缝中心的坐标。提取直线、圆弧、折线三种焊缝类型的焊缝中心线信息,通过BP神经网络模型对提取到的三种类型焊缝坐标点进行分类和MATLAB仿真试验。实验结果表明,该方法所获得的焊缝中心线信息反映了实际的焊缝轨迹,同时获取焊缝轨迹的时间少,为焊缝跟踪整个系统的实时性提供了基本保障。     

基于结构光的角焊缝空间位置检测系统

自主研发了一种基于结构光图像的角焊缝空间位置检测系统。通过调节相机和标定板的相对位置进行多次拍摄,采用L-M算法开展标定数据最优化拟合,标定相机内参和外参。在结构光图像上,逐列提取灰度主峰,并基于迭代端点拟合法进行平滑处理,利用渐进霍夫变换方法确定结构光图像的角点。基于标定获得了空间转换关系,计算角焊缝空间位置坐标并反馈给焊接机器人。测试结果显示,该方法较好地完成了三面体结构工件角焊缝的机器人位置调整,机器人焊接系统的实测最大位置偏差小于±0.15 mm。     

基于拉东变换和模糊增强的结构光焊缝跟踪图像处理

针对激光结构光引导焊缝跟踪过程中图像特点,首先对图像进行多角度拉东变换,然后找到变换后的图像中的激光条纹所对应奇异点,保持该奇异点附近点像素值不变,削弱该奇异点远点像素值,再进行拉东逆变换复原图像;最后采用模糊增强法对复原后的图像进行处理,可以获得清晰且少噪声的结构光图像.结果表明,该方法效果良好,抗干扰性较强,耗时较少,适合于激光视觉焊缝跟踪过程.     

基于视觉注意的V形焊接区域清晰图像获取

焊接过程中焊接区域亮度范围大,而且随机变化,导致采集的焊缝区域图像干扰大,特征难以提取.文中利用激光条纹良好的方向特性,以及图像中结构光与熔池的亮度特征,提出一种基于视觉注意的焊接区域清晰图像获取方法.针对采集的焊缝区域图像,首先获取在不同检测方向下结构光条纹的单方向特征图,再进行加权融合得到多方向特征图.其次,利用高通巴特沃斯滤波器对原始图像加强,获取亮度特征图.接着提出一种改进的显著性度量方法实现了显著性区域与复杂背景图像区域的较好分割.最后,通过图像融合归一化得出结构光与熔池的清晰图像,并采用聚类中心距离客观评价了图像显著性检测效果.结果表明,试验结果显示提出的方法是有效的.     

薄板机器人自动焊接焊枪三维偏差的有效提取

机器人自动化焊接中焊枪三维偏差的提取是实现自动纠偏的前提.薄板机器人MAG对接焊接中对试件开坡口,试验中利用被动视觉传感器采集焊缝图像.通过调整滤、减光组合使得同一帧图像中出现稳定的电弧区域、坡口边缘线和缝隙接头线.设计有效算法直接提取缝隙接头线.以电弧区域的几何中心反馈焊枪位置,设计有效算法在缝隙接头线上确定焊枪当前跟踪位置,并借助视觉标定技术将其转换为世界坐标.利用用户软件系统从机器人控制系统中获取焊枪在世界坐标系下的坐标及转换后的坐标.结果表明,文中算法可以有效获取焊枪的三维偏差.     

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.     

基于结构光立体视觉的焊缝测量

提出了一种基于结构光立体视觉的焊缝测量方法,并给出了一种简单的摄像机与激光器标定方法。它采用安装在机器人末端的两台摄像机和一只激光器构成测量系统,激光器发出的光束经平凸柱面镜变成光平面,在焊件上形成条纹。两台摄像机同步采集该条纹图像,结合机器人末端位姿与摄像机参数,对于条纹上的每个特征点可以获得三组空间坐标。对这三组坐标进行信息融合,可以更加精确的获得特征点的空间坐标。进行的V形焊缝测量与跟踪试验表明,该方法具有实时性好、测量精度较高、标定简单、可靠性高等特点。     

圆形扫描结构光传感器的标定和焊缝检测

设计了一种新型圆形扫描结构光传感器,可在待焊工件表面形成圆形激光轨迹.阐述了该传感系统的三维测量原理,并分别对摄像机和结构光进行了标定,获得摄像机的内外参数和结构光锥面在摄像机坐标系下的方程.分别采集了对接焊缝、角接焊缝、搭接焊缝、V形坡口焊缝的图像,经过一系列的图像处理过程获得具有明显焊缝特征的二值细化图像.根据焊缝特征可以识别焊缝,得到焊缝特征点的三维空间坐标.     

弧焊机器人视觉检测平台设计与应用

为实现对V型坡口焊缝的精确检测,提出了一种基于结构光视觉传感器的弧焊机器人检测系统方法。该方法实时采集线结构光焊缝图像,采用中值滤波和最大类间方差法对图像进行去噪和阈值分割后,运用细化及斜率分析法提取结构光条纹中心直线,最后结合机器人手眼及光平面标定参数获取焊缝检测特征直线方程和特征点坐标。通过V型坡口焊缝检测实验,验证了该系统的特征点坐标检测相对误差在0.5%以内,具有较好的检测精度,满足工业实际现场的要求。     

基于局部视觉的弧焊机器人自主焊缝轨迹规划

提出了一种基于视觉的弧焊机器人自主焊缝轨迹规划方法.通过使用CCD摄像机,不断地获取枪尖前方一小段焊缝的图像.由主控计算机进行图像处理,获取枪尖与焊缝间的偏差以及这小段焊缝的走向等信息.根据这些信息控制机器人沿焊缝前进,同时定时记录用焊缝偏差值修正后机器人坐标值,生成焊缝在机器人基坐标系下的坐标.当机器人沿焊缝走完一遍后,主控计算机控制机器人回到焊缝起点,开始沿焊缝焊接.用此方法对低碳钢曲线焊缝和铝合金曲线焊缝进行试验,结果表明该方法具有很高的实用价值.     

焊枪末端受扰响应分析及其共振研究

焊接机器人工作中不可避免地产生电弧力,一定程度上影响了焊接稳定性。针对这一问题,首先在SolidWorks中搭建3R焊接机器人模型进行仿真,分析焊枪在焊接工作中受电弧力的影响来揭示其焊接过程的动力学特性,探索末端焊枪作业稳定性与焊接区电弧力之间响应关系,并结合复杂多变的工况,选取多组不同大小、性质和频率的电弧力进行分类仿真,找到不同的干扰电弧力与焊枪运动稳定性之间的关联。研究表明:不同大小、不同性质和不同频率的电弧力对焊枪的扰动均存在一定规律,且频率的改变尤为突出;通过进一步频率的细化分析,发现当焊接电源频率趋于20 Hz时,焊枪抖振异常剧烈,发生共振现象。研究结论为避免焊枪异常共振提供了一定的参考。     

CO2焊电参数与熔滴过渡图像同步采集分析系统

基于LabVIEW,采用高速摄像机和多路传感数据采集系统,开发了一套CO2焊短路过渡过程电参数波形与熔滴过渡图像采集分析系统.通过软件延时弥补电参数采集系统与图像采集系统的启动延迟时间差,实现了同步采集.系统可对采集到的电参数进行处理,得出反映熔滴过渡状态和稳定性的特征参量.通过焊接试验,实时采集不同焊接条件下电参数及熔滴过渡图像,对电参数与短路过渡过程的相关性进行了分析.     

Physics characteristic of coupling arc of twin-tungsten TIG welding

1 Introduction It is well known that high effeciency and high quality welding is the developing target of welding technology[1, 2]. TIG welding is one of the high quality and widely applied welding methods because its arc is stable, its precess is easy t…     

旁路耦合电弧MIG焊熔池视觉实时检测

提出了一种高效旁路耦合电弧MIC焊方法,针对该方法利用普通CCD摄像机配合复合滤光镜片在连续大电流条件下,获取了清晰的熔池图像.利用数字图像处理技术,通过Labview软件IMAQ模块对熔池图像进行实时处理,通过对比分析各种图像处理方法提取熔池边缘的结果,得到了最佳的形态学处理方法,并进行了熔池宽度的实时检测.结果表明...     

基于手眼立体视觉的弧焊机器人平面工件定位系统

在工业生产中应用的焊接机器人都是示教再现式的机器人，在批量生产时这种机器人要求每次工件定位必须一致，否则需要重新示教；带有离线编程系统的机器人同样存在工件定位问题，如果工件定位不准，焊接机器人无法按原离线编程系统生成的路径完成焊接。作者针对平面工件开发了一套基于手眼立体视觉的弧焊机器人工件定位系统，首先对摄像机的内外参数和机器人手眼关系进行标定；然后控制机器人运动，使安装在机器人末端的摄像机在两个不同的位置取像；最后通过图像处理和立体视觉的方法来计算出平面工件在机器人基坐标系中的三维信息。试验表明该系统获取的工件定位信息精确。该系统为焊接机器人自主焊接奠定基础。     

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。     

保护气体成分对双丝旁路耦合电弧GMAW旁路熔滴过渡形式的影响

双丝旁路耦合电弧GMAW的旁路焊枪选择了正极性接法即焊丝接电源负极,旁路熔滴仅依靠重力向熔池过渡,旁路熔滴尺寸较大且过渡过程并不稳定.针对这一问题,采用已建立的双丝旁路耦合电弧焊接过程信号控制与高速摄像采集系统,采集了纯氩气保护时旁路熔滴过渡形式,并分析了旁路熔滴尺寸较大且过渡过程不稳定的原因.在此基础上,采用80% Ar+20% CO₂为保护气体进行了焊接试验.结果表明,焊接过程中,保护气体中的O元素在旁路熔滴表面形成了氧化膜,旁路电弧在旁路熔滴表面的氧化膜上稳定燃烧,从而使电磁收缩力重新作用在旁路熔滴上并促进旁路熔滴向熔池过渡,因此焊接过程中旁路熔滴尺寸明显减小,熔滴过渡过程更加稳定.     

基于ADAMS/View的弧焊机器人运动精度可靠性分析方法

弧焊机器人各部分的传动精度会对焊枪的行走精度产生累积误差,影响焊接质量,因此有效控制其传动精度和各类随机误差成为提高设计质量的关键.文中提出一种弧焊机器人运动精度可靠性分析方法.基于ADAMS/View软件虚拟平台,建立弧焊机器人参数化虚拟试验样机,利用乘同余法编写正态分布伪随机数子函数程序,模拟机构的各种随机误差分布,实现样机的Monte Carlo参数化,从而随机建立虚拟样机进行模拟计算,获取焊接过程动态特性大样本试验数据,统计试验数据并求取其运动可靠度.结果表明,该方法不必建立复杂的机构运动学数学模型,能有效提高设计效率和精度.