基于激光视觉传感的角焊缝外形尺寸检测

针对目前角焊缝外形尺寸手工检测的缺点,采用了一种基于激光视觉传感的角焊缝外形尺寸检测方法.该方法利用基于三角形测量原理的激光传感器,采集反映焊缝几何形状特征的激光条纹图像,利用中值滤波、二值化、中心线提取以及特征识别等算法,从而获得了角焊缝的外形尺寸信息.结果表明,与传统的手工检测方法相比,该方法具有检测准确度高、可靠性好、耗时短、检测内容丰富、使用方便等特点,并且消除了人为主观判断的影响.此外,检测的数据可长久保存在计算机中,便于后续的统计分析.     

一类窄焊缝的结构光图像特征提取方法

提出一种新颖的窄焊缝的特征提取与图像处理方法,有效地克服了环境的各种干扰,可靠地提取出了焊缝的特征点.首先设计了一套基于线结构光的显微视觉系统,可靠地检测出了结构光焊缝图像;接着提出一种基于阈值变换的行像素点统计算法和自适应形态学收缩算法可靠地分割出结构光条纹图像;然后采用过度参数直线拟合和B样条曲线拟合算法准确地得到了结构光条纹的中心线.最后,提出一种基于距离搜索的算法,得到了焊缝的特征点.结果表明,窄焊缝结构光图像特征提取方法可行.     

基于线结构光的铝合金对接焊缝特征提取方法研究

在对接焊缝的焊后质量检测中,由于环境干扰、材质反射程度及激光功率等因素的影响,造成焊缝表面信息的提取困难。针对上述问题,提出了一种基于线结构光的铝合金对接焊缝特征提取方法,设计了一种基于线结构光的视觉检测系统,实现焊缝表面激光条纹图像的快速采集。针对复杂环境下激光条纹图像的几何分布以及灰度特征,采用直线重投影、图像滤波、连通域分析等图像预处理操作,实现焊缝图像的ROI提取以及噪声滤波;采用加权灰度重心法提取激光条纹的中心线,并通过插值平滑算法得到连通性、拟合程度高的中心线;最后采用最大距离法得到对接焊缝特征点,并计算所需焊缝成形尺寸参数。试验结果表明,该方法能够有效提高图像检测效率及精度,满足工业检测标准。     

基于信度评价的焊缝结构光自适应多次曝光法

利用线结构光主动视觉法获取焊缝尺寸时,被测工件表面的复杂特性会造成局部图像质量下降,严重干扰焊缝尺寸计算.针对此问题提出了一种基于信度评价的自适应多次曝光法.将光条的信度评价作为结构光图像的质量评价参数,根据光条的信度分布自动获得下一次拍摄的曝光参数并判断拍摄结束节点.结果表明,基于信度评价的焊缝结构光自适应多次曝光法应用于角焊缝尺寸检测,具有良好的测量稳定性与测量精确度,并且可以有效避免光条图像质量退化造成的测量误差和测量数据缺失.     

焊接检验及其设备

20091181基于激光视觉传感的角焊缝外形尺寸检测/伏喜斌…//焊接学报.-2008,29(8):47~50针对目前角焊缝外形尺寸手工检测的缺点,采用了一种基于激光视觉传感的角焊缝外形尺寸检测方法。该方法利用基于三角形测量原理的激光传感器,采集反映焊缝几何形状特征的激光条纹图像,利用中值滤波、二值化、中心线提取以及特征识别等算法,从而获得了角焊缝的外形尺寸信息。结果表明,与传统的手工检测方法相比,该方法具有检测准确度高、可靠性好、耗时短、检测内容丰富、使用方便等特点,并且消除了人为主观判断的影响。此外,检测的数据可长久保存在计算机中,便于后续的统计分析。图10表2参620091182异种材料焊接金相试样的制备/燕样样…//金属热处理.-2008,33(5):94~96对钛合金、铜箔和硬质合金扩散焊接头试样进行手工磨平、机械磨光及化学抛光,再以不同的侵蚀剂分别擦拭试样的表面。结果发现,先用氯化高铁盐酸水溶液侵蚀铜,再用氢氟酸硝酸水溶液侵蚀钛合金,最后用新配制的铁氰化钾和氢氧化钾水溶液侵蚀硬质合金后,能清晰显示焊接接头显微组织,效果较好。图3参320091183基于局部曲面重构的焊缝X射线图像缺陷分割技术/侯润...     

焊接检验及其设备

20091181基于激光视觉传感的角焊缝外形尺寸检测/伏喜斌…//焊接学报.-2008,29(8):47~50针对目前角焊缝外形尺寸手工检测的缺点,采用了一种基于激光视觉传感的角焊缝外形尺寸检测方法。该方法利用基于三角形测量原理的激光传感器,采集反映焊缝几何形状特征的激光条纹图像,利用中值滤波、二值化、中心线提取以及特征识别等算法,从而获得了角焊缝的外形尺寸信息。结果表明,与传统的手工检测方法相比,该方法具有检测准确度高、可靠性好、耗时短、检测内容丰富、使用方便等特点,并且消除了人为主观判断的影响。此外,检测的数据可长久保存在计算机中,便于后续的统计分析。图10表2参620091182异种材料焊接金相试样的制备/燕样样…//金属热处理.-2008,33(5):94~96对钛合金、铜箔和硬质合金扩散焊接头试样进行手工磨平、机械磨光及化学抛光,再以不同的侵蚀剂分别擦拭试样的表面。结果发现,先用氯化高铁盐酸水溶液侵蚀铜,再用氢氟酸硝酸水溶液侵蚀钛合金,最后用新配制的铁氰化钾和氢氧化钾水溶液侵蚀硬质合金后,能清晰显示焊接接头显微组织,效果较好。图3参320091183基于局部曲面重构的焊缝X射线图像缺陷分割技术/侯润...     

汽车横向摇臂总成焊缝质量视觉检测系统

汽车部件焊缝质量的人工检测效率低,精度差,且数据不易统计、存储及查询。将机器视觉技术引入汽车部件焊缝质量检测能够很好地克服上述缺陷,实现焊缝质量自动检测、判定、统计及查询。检测系统利用机器人手臂夹持视觉传感器与光源,对汽车底盘横向摇臂的焊缝分段采集结构光图像和LED光图像,根据不同图像特征设计适应性强的图像处理算法进行计算、判别。通过LED光图像可以识别焊缝缺失、表面气孔等缺陷;通过结构光图像可以测量出焊缝宽度和角焊缝厚度,并判定是否焊偏。试验结果表明,检测系统能准确高效地计算、判别焊缝的主要特征,适合在焊缝质量检测领域推广应用。     

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。     

基于光栅投影的焊后焊缝表面三维测量

焊缝表面三维轮廓是评价焊后焊缝质量的重要指标,针对常用线结构光扫描进行焊缝测量时无法兼顾测量速度与精度等问题,设计并搭建了一种基于面结构光光栅投影的焊缝三维轮廓测量系统. 首先,通过数字光处理(digital light processing,DLP)投影仪向焊缝表面投射面结构光光栅条纹图像,摄像机获取变形调制条纹,利用四步相移法结合多频外差时域解相算法准确地实现了变形光栅条纹相位主值的解算和相位的展开.然后,利用平面靶标结合精密平移台获取空间点阵列的方法实现了对模型参数的标定,该标定方法精度高、可操作性强、结构稳定.最后,采用空间相位映射模型实现焊缝相位信息到高度信息的转换,实现焊缝三维轮廓的测量.结果表明,该测量方法能很好的表现焊缝细节信息,测量结果准确,测量精度能达到0.0968 mm,可以为焊后焊缝外观检测与评价提供可靠数据.     

无坡口对接焊缝特征角点检测方法

针对无坡口平板对接焊缝,研究一种应用线结构光传感的角点检测原理实现焊缝特征检测与跟踪的方法.与基于线结构光形变特征检测焊缝位置的传统方法不同,根据激光条纹在焊缝处的灰度变化,运用图像形态学处理方法,提取焊缝中心特征.计算图像每列邻域内灰度值和,运用中心差分方法,提取焊缝图像感兴趣区域.再依据角点检测原理,确定焊缝中心亚像素级坐标位置,通过简单快速的系统标定,得到焊缝实际位置偏差.结果表明,对焊缝间隙为0.2 mm左右的对接焊缝进行跟踪试验,平均误差均保持在0.1 mm以内,满足焊缝跟踪精度要求.     

一种X射线成像系统模型及其快速标定方法

利用X射线进行工件内部缺陷检测是目前应用最广泛的无损检测方法之一,基于图像处理的自动检测技术是其主要发展方向.系统成像模型的建立和标定确定了成像目标与其图像之间的几何对应关系,是利用图像进行自动定位与测量的前提.在忽略一些非线性因素如图像增强器输入屏形状等的情况下,针对用于大直径螺旋钢管焊缝缺陷自动检测的射线成像系统,提出一种简便、可操作性强的方法进行建模并进行标定,结果表明了所采用方法的有效性.     

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.     

承压设备插入式接管角焊缝超声相控阵检测工艺

插入式接管角焊缝的特殊结构和焊缝形式,增加了常规A型超声波对其检测的难度和工艺的复杂性。针对承压设备插入式接管角焊缝容易出现的几类典型缺陷,通过CIVA软件仿真制定检测工艺,同时采用以色列ISONIC 2009相控阵设备对模拟试块进行检测,并与CIVA仿真结果进行了比对。结果表明,插入式接管角焊缝的超声相控阵检测工艺具有良好的检测效果,验证了工艺的有效性,为相控阵检测技术在插入式接管角焊缝中的推广应用提供了相关经验。     

基于激光视觉的角焊缝图像特征点提取

提出一种借助线激光从图像中提取角焊缝特征点的方法,克服了线激光在角焊缝表面的反光对提取光条中心线的影响,有效地识别出了角焊缝特征点. 首先,根据局部对比度区分实际光条与反光条纹,用阈值分割结合图像形态学方法分割出实际光条,并确定ROI区域;其次,根据光条截面的灰度分布提取光条中心点;最后,用迭代最小二乘法拟合分段光条中心线方程并确定角焊缝特征点. 结果表明,该方法能够快速准确地提取表面光亮角焊缝的亚像素图像特征点,在主频3.4 GHz的PC机上共用时0.35 s,能够满足焊接速度为0~25 mm/s的普通焊接设备的实时性要求.     

Development of an automatic post-weld inspection system based on laser vision

In order to overcome the limitations of manual post-weld visual inspection approach, an automated inspection system is developed which uses three-dimensioual laser vision system based on the principle of optical triangulation. The system hardware consists of a modular development kit （MDK）, a computer, an actuating mechanism and so on. In image processing algorithms, extraction accuracy of centric line of laser stripe is the critical factor that determines the system performance. So according to the features of laser stripe image, a novel algorithm is developed to detect the central line of laser stripe fast and accurately. Experiments have demonstrated that this system can be used in various weld features inspection of both butt and fillet types of weld. Compared with traditional manual inspection method, this method has obvious dominance. The three-dimensional reconstruction result shows that this system has high accuracy and reliability.     

Thermal analysis of horizontal fillet joints by considering bead shape in gas metal arc welding

Abstract

In gas metal arc (GMA) welding, the weld size, that is, the locally melted area of a workpiece, is one of the most important factors determining the strength of a welded structure. Variations in the welding power and the welding heat flux may affect the weld pool formation and ultimately the size of the weld. Therefore, an accurate prediction of the weld size requires a precise analysis of the weld thermal cycle. In the present study, a model that can estimate the weld bead geometry and a method for thermal analysis, including the model, are suggested. To analyse the weld bead geometry, a mathematical model was developed with transformed coordinates to apply to horizontal fillet joints. A heat flow analysis was performed using a two-dimensional finite element model that was adopted to compute the base metal melting zone. The reliability of the proposed model and the thermal analysis was evaluated through experiments, and the results showed that the proposed model was highly effective in predicting the weld bead shape, and that the predicted melting zone of the base metal also corresponded well with the experimental profile.     

线结构光焊接图像去噪方法

为了滤除焊接过程中大量散射及飞溅焊渣等噪声,提出了一种基于自适应顶帽变换(adaptive Top-Hat transform)的线结构光焊接图像去噪方法. 将噪声图像进行一定范围结构元尺寸的Top-Hat变换处理,提出了一种评价指标互相关系数(cross-correlation coefficient of image histogram, CCIH)选取得到最优结构元尺寸L. 其次,进行一定迭代次数范围的顶帽变换(Top-Hat)变换处理,并提出一种基于最大类间方差(Otsu)改进结构相似度(SSIM)算法的评价指标相亮比(ratio of structural similarity index to average brightness,RSB)选取得到最优迭代次数I. 结果表明,与自适应中值法(median filter,MF)、全变分法(total variation,TV)和非下采样轮廓波变换与全变差法相结合的方法(non-subsampled contourlet transform with total variation,NSCT-TV)相比,该方法在主观视觉效果,信息熵(entropy,EN)、峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio,PSNR)和均方根误差(mean-square error,MSE)上均有较大的改善. 噪声得到有效去除的同时图像中的线结构光区域得到较好的保留.     

电站锅炉接管座角焊缝超声相控阵检测技术

分析了电站锅炉接管座角焊缝常规超声波检测技术的难点,概述了超声相控阵检测技术的优势,对接管座角焊缝相控阵检测中主要工艺参数的设置进行了分析研究,举例说明了该技术在电站锅炉接管座角焊缝检验中的应用情况及检测效果。